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立春節(jié)氣到來，此時節(jié)歷經(jīng)冬日的蟄伏，天氣開始逐漸回暖，萬物漸次復(fù)蘇。

此時防蟲防病，對于一年的健康與豐收，作用關(guān)鍵。

最近，中外科學家在農(nóng)業(yè)重大害蟲小葉蟬的防治上，又有了重要發(fā)現(xiàn)。

就在昨天立春之日，國際知名學術(shù)期刊《科學》以封面論文的形式在線發(fā)表了這項成功。

這一發(fā)現(xiàn)來自中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心李大鵬研究團隊與德國馬克斯普朗克化學生態(tài)所的合作。

植物無法通過移動來躲避病蟲害，于是就進化出了自己“產(chǎn)藥”的本領(lǐng)。

這些結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣的特異性代謝產(chǎn)物，就是科學家希望破解的植物“化學語言”。

小葉蟬（Empoasca leafhopper）是一種嚴重危害農(nóng)作物的世界性害蟲。

就像蚊子、跳蚤對于人類一樣，小葉蟬分布廣、生得快、傳播多種植物病毒。

為了防治它，農(nóng)民不得不大量噴灑農(nóng)藥，既費錢費事、破壞環(huán)境，效果又非常有限。

其實，為了對付小葉蟬，不少植物都進化出了合成茉莉素的本領(lǐng)。

只要有足夠的茉莉素，就能令小葉蟬避而遠之。

然而，之前研究發(fā)現(xiàn)，小葉蟬竟然能夠“把脈”，判斷出植物合成與調(diào)動茉莉素的能力。

它會挑“軟柿子”捏，專門找那些茉莉素含量低的植物，作為自己的寄主。

為了破解小葉蟬的這一“招數(shù)”，研究團隊在野外大田擺起了龍門陣。

他們種植了基因背景各不相同的1816株重組自交系群體，讓小葉蟬自由選擇宿主。

結(jié)果，他們從小葉蟬的“自由選擇”中順藤摸瓜，發(fā)現(xiàn)了一種植物對小葉蟬產(chǎn)生非寄主抗性的關(guān)鍵化合物——CPH。

有趣的是，CPH正是由非常規(guī)的茉莉素元件JAZi特異性調(diào)控的。

研究發(fā)現(xiàn)，植物只有在被小葉蟬攻擊時，JAZi才會在被攻擊的葉片中被合成出來，激活其調(diào)控的CPH合成。

更巧妙的是，催化合成JAZi的幾個化合物，竟然關(guān)系著植物直接和間接防御通路。

由此，科學家破解了植物各防御通路之間巧妙“對話與調(diào)度”，合成代謝武器的奧秘。

最終，研究團隊通過合成生物學的手段將該代謝通路整合到番茄與蠶豆等作物中，設(shè)計出小葉蟬非寄主選擇的高抗作物。

始于上世紀60年代的農(nóng)業(yè)綠色革命，使得農(nóng)作物產(chǎn)量得到了空前增長。

而現(xiàn)在，面對全球氣候變暖的挑戰(zhàn)，植物學家正在尋找農(nóng)業(yè)增長的新出路。

該研究運用博物學驅(qū)動的多組學分析與合成生物學相結(jié)合的研究方法，為設(shè)計第二代綠色革命高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗逆作物提供全新的代謝維度。

它為植物如何特異性調(diào)度其化學“防御壁壘”抵抗昆蟲進攻提供了全新的代謝視角。

中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心李大鵬研究員、德國馬克斯普朗克化學生態(tài)所Ian Baldwin教授和博士后白悅辰為本文共同通訊作者，德國馬克斯普朗克化學生態(tài)所白悅辰為本文第一作者。

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