《Journal of Asia-Pacific Entomology》：Phenology-dependent antioxidant enzyme responses in Bt soybean cultivars under Bemisia tabaci MEAM1 herbivory
编辑推荐：
玛丽亚·卡罗莱纳·法里亚斯·埃·席尔瓦（Maria Carolina Farias e Silva）|丹尼尔·马奎斯·帕切科阿（Daniel Marques Pachecoa）|阿德里尔·德·卡斯特罗·费雷拉（Adriele de Castro Ferreira）|雷尔松·洛佩斯
玛丽亚·卡罗莱纳·法里亚斯·埃·席尔瓦（Maria Carolina Farias e Silva）|丹尼尔·马奎斯·帕切科阿（Daniel Marques Pachecoa）|阿德里尔·德·卡斯特罗·费雷拉（Adriele de Castro Ferreira）|雷尔松·洛佩斯·席尔瓦（Raylson Lopes Silva）|马塞乌斯·蒙特罗·德·桑塔纳（Matheus Monteiro de Santana）|杰尼尔顿·戈麦斯·达·库尼亚（Jenilton Gomes da Cunha）|布鲁诺·埃托雷·帕万（Bruno Ettore Pavan）|卢西亚娜·巴尔博扎·席尔瓦（Luciana Barboza Silva）
巴西皮奥伊联邦大学（Federal University of Piauí），农业科学研究生项目，博姆杰苏斯（Bom Jesus），邮编64900-000，皮奥伊州
摘要
本研究调查了Bt大豆品种在受到Bemisia tabaci MEAM1侵害时抗氧化酶的反应，重点探讨了植物发育阶段的影响。研究了易感品种（BRASMAX B?NUS IPRO）和抗性品种（AS 3810 IPRO和M 8808 IPRO）在营养生长期和生殖生长期受到短期和长期食草害后的抗氧化酶活性及活性氧（ROS）水平的变化。结果表明，长期侵害导致易感品种的抗氧化酶活性显著下降，尤其是抗坏血酸过氧化物酶（APX）、愈创木酚过氧化物酶（GPOD）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性在营养生长期下降更为明显。相比之下，抗性品种表现出特定的酶活性模式，其中M 8808 IPRO在长期侵害下APX和GPOD活性增加，而AS 3810 IPRO的酶活性变化较小。多元分析表明，酶活性变化主要受植物发育阶段的影响，而非抗性状态。这些发现表明，Bt大豆中的抗氧化酶反应受发育阶段和侵害持续时间的强烈影响，对制定针对不同发育阶段的害虫管理策略具有潜在意义。
引言
植物具有多种防御机制，这些机制在受到机械损伤或食草动物攻击时会被激活，涉及复杂的生理和生化过程。这些防御措施可以在受损部位局部表达，也可以在未受损组织中系统性地表达，其激活强度和时间取决于植物种类、发育阶段以及压力源的性质（Godinho等人，2016年）。特别是食草动物攻击会触发复杂的信号网络，调节防御性代谢物和蛋白质的产生，从而产生即时和长期的抗性反应（Walling，2008年；Hu等人，2024年；Vasantha-Srinivasan等人，2025年）。
植物对食草动物攻击的最早反应之一是快速产生活性氧（ROS），它们在植物防御信号传导中起核心作用。昆虫取食后不久，超氧阴离子（O2?）和过氧化氢（H2O2）等分子会积累，并作为二级信使调节下游的防御途径（Mittler，2002年；Gill和Tuteja，2010年）。尽管ROS对信号传导至关重要，但其过度积累可能会损害细胞结构和代谢功能，而不仅仅是导致氧化应激。为了维持氧化还原平衡，植物依赖于一个高效的抗氧化系统，该系统包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶和过氧化氢酶（Rao等人，2025年；Cannea和Padiglia，2025年）等酶成分。
超氧化物歧化酶将超氧阴离子转化为过氧化氢（H2O2）和分子氧，而过氧化物酶参与过氧化氢的解毒以及细胞壁的强化过程，如木质化和栓化（Bowler等人，1992年；Yasur等人，2009年；War等人，2011年）。过氧化氢酶进一步通过将过氧化氢转化为水和氧气来维持氧化还原平衡，从而防止细胞层面的氧化损伤（Afiyanti和Chen，2014年）。因此，这些酶的协调调节对于控制植物与昆虫相互作用过程中的氧化还原平衡至关重要，而不仅仅是作为氧化应激的指标。
在农业系统中，表达Bacillus thuringiensis毒素的Bt大豆品种已被广泛采用作为有效的害虫管理策略。虽然这些品种对鳞翅目害虫具有高水平的保护作用，但像Bemisia tabaci MEAM1这样的吸汁昆虫仍然是大豆生产的主要威胁。B. tabaci的取食会通过吸取韧皮部汁液直接造成损害，并改变植物的生理过程。先前的研究表明，白粉虱侵害可以改变多种作物（包括卷心菜、黄瓜和豆类）的抗氧化酶活性，表明食草行为与氧化还原系统酶成分的变化有关（Zhang等人，2008年；Taggar等人，2012年；Zhao等人，2016年）。
尽管取得了这些进展，但Bt大豆品种对B. tabaci侵害的抗氧化酶反应仍知之甚少。品种间的抗性差异通常被认为与增强的抗氧化活性有关；然而，越来越多的证据表明，植物的防御反应是动态的，并受到发育阶段和食草时间的强烈影响。因此，抗氧化酶活性可能反映了发育阶段与侵害时期的相互作用，而不仅仅是抗性状态的直接指标。
鉴于氧化还原平衡与防御信号传导之间的关系，我们假设Bt大豆在B. tabaci食草作用下的抗氧化酶活性主要受植物发育阶段和侵害持续时间的影响，而不仅仅是抗性分类。在这项研究中，我们评估了易感和抗性Bt大豆品种，以回答以下问题：（i）B. tabaci的取食如何影响大豆叶片中的抗氧化酶活性和ROS水平；（ii）哪些酶在侵害期间变化最大；（iii）发育阶段对酶反应的影响是否比抗性状态更强。通过整合生化和多元分析，本研究旨在表征大豆与白粉虱相互作用中的阶段依赖性酶模式，并为害虫管理策略的时机提供见解。
章节片段
材料与方法
实验在巴西皮奥伊州博姆杰苏斯（Bom Jesus）的皮奥伊联邦大学（Professorora Cinobelina Elvas校区）的温室中进行，环境条件受控（温度28?±?3?°C；相对湿度50–60%；光照周期13:11小时光照：11小时黑暗）（坐标：9°05′04.4″ S, 44°19′37.5″ W；海拔270米）。
结果
M 8808 IPRO
与AS 3810 IPRO不同，M 8808 IPRO表现出不同的反应模式（图3A–D）。
在营养生长期30天后和生殖生长期15天后，受侵害植物的APX活性显著升高（图3A）。GPOD活性在两个发育阶段也显示出显著增加（图3B）。
在不同侵害期间，SOD活性没有显著差异（图3C）。H2O2水平没有一致的变化
讨论
结论
本研究表明，Bt大豆在B. tabaci食草作用下的抗氧化酶活性受植物发育阶段和侵害持续时间的影响，而不仅仅是由抗性分类决定的。长期食草导致易感品种的抗氧化酶活性降低，而抗性基因型则表现出特定的适应性变化。尽管观察到的模式与昆虫介导的氧化还原过程调节一致，
玛丽亚·卡罗莱纳·法里亚斯·埃·席尔瓦（Maria Carolina Farias e Silva）：撰写——审稿与编辑、研究、数据分析、概念化。丹尼尔·马奎斯·帕切科阿（Daniel Marques Pachecoa）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、研究、资金获取、数据分析。阿德里尔·德·卡斯特罗·费雷拉（Adriele de Castro Ferreira）：撰写——审稿与编辑、研究、数据分析、概念化。雷尔松·洛佩斯·席尔瓦（Raylson Lopes Silva）：撰写——审稿与编辑、研究、数据分析。马塞乌斯·蒙特罗·德·桑塔纳（Matheus Monteiro de Santana）：撰写——
资助
国家科学技术发展委员会（CNPq）[资助编号004/2020]；皮奥伊州研究基金会（FAPEPI）[资助编号008/2018]的支持。
