Byrsonima coccolobifolia与瘿蚊互作中营养与保护的平衡机制：组织特异性与代谢调控研究

本文通过解剖学、组织化学及免疫细胞化学技术，揭示了瘿蚊（Cecidomyiidae）诱导Byrsonima coccolobifolia叶片形成虫瘿（gall）过程中组织重构的动态平衡。研究发现虫瘿外区（OTC）通过细胞增生（hyperplasia）和代谢物积累实现保护功能，内区（TNT）则特化为营养组织支持瘿蚊幼虫发育，提出"结构-功能分区协同"假说，为植物-昆虫互作研究提供新视角。

　　

Highlight

瘿蚊诱导的虫瘿发育通过细胞分化/再分化（Ferreira et al., 2019）引发宿主植物叶片组织的深度重构。这一过程伴随细胞伸长模式改变、组织特化及代谢物在细胞壁与原生质中的特异性积累（Formiga et al., 2013），形成具有明确功能分区的新型器官——外区（OTC）含表皮、通用储存组织和机械区，兼具营养与防御功能；内区（TNT）则专化为营养组织直接支持诱导者发育（Bragan?a et al., 2017）。

Sampling and collection

研究采集了巴西米纳斯吉拉斯州Cerrado生态系统中Byrsonima coccolobifolia的成熟叶片（NGL）和虫瘿（MG）样本。虫瘿呈圆锥形棕褐色（图1a-b），内部存活瘿蚊幼虫（图1c），采样时间覆盖2018-2020年雨季以匹配植物新叶萌发周期。

Anatomical features

正常叶片具等面叶结构，栅栏组织（PP）细胞呈垂周伸长；而虫瘿表皮细胞面积减少9倍且转为平周伸长。值得注意的是，虫瘿外区（OTC）的细胞层数显著增加，形成富含酚类物质的保护性机械层，内区（TNT）则发育为含淀粉和脂类的营养组织。

The dynamics of cell and tissue reorganization

B. coccolobifolia虫瘿通过高投资构建通用储存组织（CST）和真实营养组织（TNT）。外区（OTC）细胞增生形成致密保护层，其木质素沉积量较正常叶片提升3倍；内区（TNT）则通过共质体（symplastic）运输机制实现营养输送，这种"分区协作"策略平衡了防御与营养供给需求。

Conclusion

本研究颠覆了传统"营养组织优先"假说，揭示B. coccolobifolia通过精细调控细胞壁重塑（涉及半纤维素和果胶网络重构）和代谢物分区储存，实现虫瘿结构与功能的动态平衡。这种机制既保障瘿蚊幼虫发育，又维持植物自身抗逆能力，为植物-昆虫协同进化研究提供新模式。