不同于动物,植物因为固着生长在应对病虫害等生物侵害时,不能主动逃避,因而容易遭受到重大损失。目前,对植物病虫害的防治普遍采用化学防治措施,然而这些措施对生态环境以及植株生长造成巨大的负面影响。介于此,近年来,提高寄主植物本身抗性的“防御警备”研究备受关注。防御警备是指植物预先被病虫害等生物或非生物激发因子刺激后,进入“警备”状态,之后再次遭受类似的病虫害时,植物会更加强烈和快速地产生防御反应,故而显著提高植物的抗性。本研究采用欧美杨(Populus×euramericana)作为研究对象,黄翅缀叶野螟(Botyodes diniasalis)为供试虫源,茉莉酸甲酯(MetPF-07321332hyl jasmonate,MeJA)作为诱发防御警备的化合物,在虫害胁迫前喷施NSC 127716 molecular weight茉莉酸甲酯以诱发植物产生防御警备,测定并研究虫害取食的抗性表型以及取食后不同时间点的生理、转录和代谢层面的防御警备响应,为林木虫害防治提供新思路。本文主要研究结果如下:(1)MeJA成功诱发杨树警备防御并对幼苗的生长无明显影响。以MeJA溶液作为外源激素,喷施处理杨树下部分叶片(局部叶片)10 d后,幼苗株高和地径增长率与对照组相比没有显著差异。黄翅缀叶野螟取食杨树未喷施的上部叶片(系统叶片)24 h后的结果发现取食MeJA预处理植株的昆虫体重增长率显著低于对照组,这表明MeJA预处理显著增强了杨树幼苗的抗虫性。(2)MeJA预处理显著影响了虫害胁迫对杨树幼苗的抗虫生理响应。黄翅缀叶野螟取食植株系统叶片0 h、4 h和24 h后,结果表明:未受到取食胁迫时(0 h),MeJA预处理的系统叶片其生理指标与对照处理植株叶片相比无显著差异。取食4 h和24 h后的结果表明MeJA预处理对光合作用没有显著影响,但植株的MDA、SP和SS含量显著降低,而SOD、POD、CAT活性和抗O_2?能力显著增加,这表明MeJA处理使得杨树幼苗对害虫取食胁迫的生理响应更早而且更加强烈。然而,MeJA和对照处理的植株在整个阶段的光合速率均没有显著差异,这表明24 h内增强的生理抗性没有对植物的生长造成显著的影响。(3)MeJA预处理显著影响了虫害胁迫下杨树幼苗基因表达。植株系统叶片被黄翅缀叶野螟取食0 h、4 h和24 h后的转录组结果表明:随着虫害时间的持续增加,检测到的差异基因(Differential expression genes,DEGs)显著增加。未受到虫害胁迫时,DEGs未富集到任何通路。取食4 h,DEGs主要富集在苯丙素生物合成通路以及对非生物刺激的响应过程。取食24 h,DEGs主要富集在对外界刺激响应等条目polyester-based biocomposites并与多条代谢通路相关。同时,与茉莉酸(Jasmonic acid,JA)合成以及信号转导相关的PLA、OPR、β-oxidation以及EIN3基因上调表达,而COI1基因下调表达。转录组的结果表明,MeJA诱发的杨树防御警备使得杨树在应对害虫取食时,其抗性代谢物合成及与抗虫相关植物激素通路基因表达更加迅速和强烈。(4)MeJA预处理使杨树幼苗应对虫害胁迫的代谢物含量产生了显著差异。植株系统叶片被黄翅缀叶野螟取食0 h、4 h和24 h后的代谢组结果表明:不同时间点下,MeJA预处理使杨树系统叶片均显著出现了10类代谢物质,并且随着虫害时间的持续增加,检测到的差异代谢物明显增加。未受到虫害胁迫的MeJA处理组与对照组相比,大部分代谢物质表现为上调;取食4 h后,黄酮类表现下调,而次生代谢物质表现上调;取食24 h后,黄酮类代谢物持续下调,其他次级代谢物持续上调。随后对差异代谢物进行KEGG富集分析发现,差异代谢物主要富集到代谢途径、苯丙素生物合成以及次生代谢物生物合成。综上所述,本研究结果表明MeJA预处理诱发了杨树的抗虫防御警备,但是对杨树幼苗的生长无显著影响,提升的抗虫害能力主要是通过降低虫害下杨树可溶性糖和可溶性蛋白含量,增强抗氧化能力,增强抗虫性相关基因表达,特别是激活JA合成以及信号转导通路基因,和提高苯丙素类和萜类等代谢物含量来实现。本研究不仅为MeJA引发杨树抗虫防御警备的研究提供了理论基础,也为杨树害虫的防治提供了实践参考。