"根结线虫－番茄－烟粉虱－丽蚜小蜂"系统对于CO2浓度升高的响应机制

大气CO2浓度升高已成为国内外关注的热点。本项目利用室外开顶式气室（OTC）模拟大气CO2浓度升高环境，以三种茉莉酸合成与表达的番茄突变体为介导，以地下根结线虫、地上烟粉虱及丽蚜小蜂为研究对象，从突变体基因表达、茉莉酸代谢途径、化学生态学、行为特征和种群适合度等方面，通过研究地上、地下多级营养层生物之间的相互作用及其对CO2浓度升高的响应过程，解析三种基因型番茄对CO2浓度升高的响应机制，明确地下根结线虫、地上烟粉虱为害番茄后的植物系统防御与挥发性物质变化规律，分析CO2浓度升高下丽蚜小蜂对寄主的寻找和选择行为，阐明植物茉莉酸途径在介导地上、地下及多级营养关系中的作用，揭示CO2浓度升高下"根结线虫－番茄－烟粉虱－丽蚜小蜂"系统的响应机制，丰富和发展CO2浓度升高下的地上-地下多级营养层间的相互作用关系理论，为未来大气CO2浓度下作物抗性、天敌作用、根结线虫与烟粉虱控制提出预警和对策。

大气CO2浓度与O3浓度升高已成为国内外关注的热点。我们于2010年1月－2012年12月，以野生型番茄（Wt），茉莉酸防御途径缺失型番茄（spr2），茉莉酸防御途径加强型（35S）等三种番茄基因型为材料，利用已建立的开顶式大气CO2浓度与O3浓度控制箱（OTC），通过OTC内实验和室内控制CO2和O3试验，研究了现有与倍增CO2浓度与O3浓度环境下，根结线虫、烟粉虱分别为害不同基因型番茄后，番茄的系统防御基因的激活与表达；根结线虫为害番茄对烟粉虱生长发育与种群适合度的影响；烟粉虱为害番茄引起植株的挥发性物质变化，及其对丽蚜小蜂生长发育、寄生率、种群适合度和搜索能力的影响；分析了“根结线虫－番茄－烟粉虱－丽蚜小蜂”系统对CO2浓度升高的响应机制。. 我们的研究表明：不同基因型的3种番茄，即使仅有一个基因的差异，对于大气CO2浓度升高的响应也存在差异，而这种差异是植株营养和防御物质的权衡表现，进而导致了不同基因型番茄在未来环境下的线虫抗性的变化，降低了茉莉酸防御途径加强型（35S）番茄对于线虫的抗性。进一步研究发现，与对照CO2浓度环境相比，茉莉酸防御途径加强型（35S）没有迅速地启动抗线虫的诱导防御，从而是导致大气CO2浓度升高降低35S对线虫抗性的主要分子机制。.CO2浓度升高还通过将水杨酸（SA）和茉莉酸/脱落酸(JA/ABA)的之间的拮抗关系变为协同关系，显著增强了番茄对烟粉虱传播的病毒的抗性；结果显示，CO2浓度升高优化了植物的诱导抗性，从而提高了番茄对烟粉虱传播的番茄黄化曲叶病毒的抗性能力。.升高的O3浓度通过降低番茄的营养含量，提高SA含量，PR基因的表达及次生物质的含量，从而导致了取食35S和野生型番茄上的B型烟粉虱适合度的降低。进一步研究发现， O3浓度增加的情况下，番茄挥发物的释放量将增加，不利于烟粉虱取食危害，而这主要是通过茉莉酸JA途径诱导产生的柠檬烯及反-2-己烯醇等番茄挥发物组分对丽蚜小蜂选择行为产生了强烈的吸引作用。. 至今已在Plant，Cell and Environment，PLoS ONE等SCI刊物上发表文章6篇，中文1篇。本项目明确了植物茉莉酸途径在介导根结线虫、烟粉虱及丽蚜小蜂等多级营养关系中的作用，解析了CO2浓度与O3浓度升高下“根结线虫－番茄－烟粉虱－丽蚜小蜂”系统的响应机制，已经按计划完成了各项任务。