开花期藜麦叶片响应甜菜夜蛾取食的转录组与代谢组调控网络及抗虫机制解析

为揭示藜麦抵御甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)取食的分子机制，云南农业大学农学与生物技术学院团队通过动态转录组与代谢组分析发现，CqMYB44L1/L2转录因子在取食15分钟时通过调控JA（茉莉酸）信号通路触发防御反应，过表达实验证实其可增强拟南芥对甜菜夜蛾的抗性。该研究为作物抗虫育种提供了新靶点。

　　

在农业生产中，甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)是危害严重的多食性害虫，其幼虫可啃食超过170种作物叶片。传统化学防治不仅导致环境污染，还易诱发害虫抗药性。藜麦作为营养丰富的伪谷物，其天然抗虫机制尚不明确。尤其开花期是作物易受虫害的关键阶段，此时植物如何协调防御与生殖资源的分配成为重要科学问题。

云南农业大学农学与生物技术学院的Junna Liu等研究人员在《Genomics》发表研究，通过动态监测甜菜夜蛾取食藜麦叶片5-60分钟内的基因表达与代谢物变化，结合分子生物学实验，揭示了时间依赖性的防御调控网络。研究采用RNA-seq转录组测序、LC-MS代谢组学分析、亚细胞定位（激光共聚焦显微镜）和转基因拟南芥功能验证等技术，以未取食叶片为对照，系统解析了藜麦的快速防御机制。

【关键防御响应时间窗口】取食15分钟时出现显著变化：两个R2R3-MYB家族转录因子CqMYB44L1和CqMYB44L2表达量急剧升高，其表达动态与JA含量呈负相关（此时JA降至最低），暗示负反馈调节机制。

【代谢重编程特征】槲皮素(quercetin)含量随取食时间延长持续累积，而α-亚麻酸代谢通路被显著激活。差异表达基因(DEGs)富集分析显示，植物激素信号转导和α-亚麻酸代谢是核心响应通路。

【转录因子功能验证】通过亚细胞定位证实CqMYB44L1/L2定位于细胞核，具有转录激活活性。在拟南芥中过表达这两个基因可提升JA水平，使转基因植株对甜菜夜蛾取食产生显著抗性。

该研究首次阐明藜麦通过MYB-JA调控模块实现快速抗虫防御的分子机制，突破性地发现15分钟是关键防御启动时间节点。CqMYB44L1/L2作为"分子开关"调控JA信号通路，为开发基于天然防御基因的作物抗虫技术提供了新靶点。研究建立的"时间序列多组学"分析策略，为植物-昆虫互作研究提供了方法学参考。值得注意的是，开花期防御资源的优先配置机制仍有待深入探索，这为后续研究指明了方向。