地上與地下生物的相互是當(dāng)代生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)。而大氣CO2濃度升高是未來(lái)發(fā)生的一種趨勢(shì)。由于茉莉酸誘導(dǎo)抗性途徑產(chǎn)生的系統(tǒng)防御信號(hào)能夠貫串植物的地上、地下部分，因此研究植物的茉莉酸誘導(dǎo)抗性途徑可以將大氣CO2濃度升高和地下線蟲為害有機(jī)的起來(lái)，探討大氣CO2濃度升高如何通過(guò)植物產(chǎn)生級(jí)聯(lián)效應(yīng)（cascading  effect）影響地下生物。



中科院動(dòng)物研究所種群生態(tài)與變化研究組科研人員在野外的開(kāi)頂式CO2控制箱（OTC）中，利用茉莉酸防御途徑加強(qiáng)型番茄35S、茉莉酸防御途徑缺失型番茄spr2和野生型番茄Wt三種試驗(yàn)植物，研究了大氣CO2濃度倍增（750ppm）環(huán)境下，三種基因型番茄對(duì)南方根結(jié)線蟲抗性的變化。



研究發(fā)現(xiàn)，高CO2濃度增加了三種基因型番茄的碳含量和碳氮比，加快了植物的生長(zhǎng)發(fā)育；同時(shí)，大氣CO2濃度升高降低了茉莉酸防御途徑加強(qiáng)型番茄35S對(duì)線蟲的抗性，而對(duì)于野生型番茄Wt和茉莉酸防御途徑缺失型番茄spr2沒(méi)有影響，表明茉莉酸信號(hào)途徑參與并加強(qiáng)了植物對(duì)線蟲的防御；而對(duì)照CO2濃度環(huán)境中，茉莉酸防御途徑缺失型番茄spr2與野生型番茄Wt相比，對(duì)線蟲的抗性差異并不明顯，說(shuō)明在植物對(duì)線蟲的防御過(guò)程中，茉莉酸信號(hào)途徑并不是*的抗性途徑。



研究結(jié)果提示：不同基因型的番茄，即使僅有一個(gè)基因的差異，對(duì)大氣CO2濃度升高的響應(yīng)也存在差異，這種差異是植株?duì)I養(yǎng)和防御物質(zhì)的權(quán)衡表現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致不同基因型番茄在未來(lái)環(huán)境下對(duì)線蟲抗性的變化。



以上研究發(fā)表在  Plant,  Cell  &  Environment（Sun  Y.,  Cao  H.,  Yin  J.,  Kang  L.  &  Ge  F.  2010.  Elevated  CO2  changes  the  interactions  between  nematode  and  tomato  genotypes  differing  in  the  JA  pathway.  33:  729-739）。該文*作者孫玉誠(chéng)為種群生態(tài)與變化研究組助理研究員，通訊作者為戈峰研究員。該研究工作得到了國(guó)家重大基礎(chǔ)研究計(jì)劃（973）、*知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目和基金委創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目的資助。