刺槐（Robinia pseudoacacia）小叶的生化变化与叶矿虫侵害、植株年龄及生长位置的关系

《BMC Plant Biology》：Biochemical changes in Robinia pseudoacacia leaflets in dependence of leaf mining, plant age and location

植物对叶 mining昆虫的响应研究，以乌克兰非本土引进的Robinia伪醋栗为对象，分析其受Parectopa robiniella和Macrosaccus robiniella危害后碳氮代谢变化。研究采用不同年龄（3个年龄班）和地点（1个主试验点+4个环境异质性地点）的叶片样本，结合UHPLC-QTOF-MS/MS代谢组学分析。结果显示碳氮含量主要受地点影响，代谢响应存在物种特异性但部分重叠，且代谢波动幅度和方向受年龄和地点双重调控，揭示植物年龄阶段和环境异质性对防御代谢的复杂影响。

　　

摘要

植物对叶矿虫的反应仍然研究不足，尤其是在木本植物中。Robinia pseudoacacia在乌克兰被广泛种植，但它并非该地区的原生种。在那里，这些树木正面临由同样引入的叶矿虫物种Parectopa robiniella和Macrosaccus robiniella造成的日益严重的损害。我们研究了这些物种的侵害对不同年龄和不同地点树木叶片中碳（C）和氮（N）含量的影响，以及对其代谢特征的影响，预期这些反应会受到环境背景的调控。我们从同一地点的三个年龄段的受侵树木以及四个不同地点的一个年龄段的树木上收集了未受侵或受侵的叶片样本。碳和氮的含量主要受地点影响，而树木年龄和食草作用对其也有轻微影响（氮含量还受到两者交互作用的影响）。通过UHPLC-QTOF-MS/MS检测到的3,121个代谢特征中，有1,087个在至少一种年龄-地点组合中受到食草作用的定量调控。对这两种叶矿虫的代谢反应存在部分重叠。代谢变化的幅度和方向既受树木年龄影响也受地点影响。不同年龄段的树木以及不同地点之间叶片生物化学成分和对食草作用的反应存在差异，这可能反映了生理限制、过去的环境条件、与年龄相关的防御策略、资源可用性和分配情况，以及当地的土壤和微气候条件，但也可能反映了不同的损害程度。R. pseudoacacia的叶片对叶矿虫表现出依赖于环境背景的生化反应，这突显了在评估植物与叶矿虫相互作用时考虑植物发育阶段和局部环境异质性的重要性。