在自然生态系统中，植食性昆虫普遍偏好取食年轻、旺盛生长的植物，而非年长、成熟的植物。与此同时，随着植物年龄的增长，它们通常会增强对植食性昆虫的抵抗力，这一现象被称为年龄相关抗性（Age-related resistance，ARR）。这些观察结果暗示植物可能在早期更注重快速生长，容忍一定程度的食草动物损害；而在成熟阶段，则将更多资源转向防御机制的建立。然而，植物如何在不同发育阶段权衡生长与抗虫性，目前的研究仍相对匮乏。
2025年5月9日，浙江大学农业与生物技术学院王晓伟教授团队在国际学术期刊Science Advances上发表题为“Auxin-salicylic acid seesaw regulates the age-dependent balance between plant growth and herbivore defense”的研究论文，系统揭示了生长素和水杨酸协同调控植物生长与昆虫防御的分子机制。该研究为深入理解植物与昆虫互作的动态过程提供了全新视角。
刺吸式口器昆虫（如粉虱、蚜虫、飞虱等）是当前严重威胁作物产量的主要害虫。其中，烟粉虱是一种高扩散性、适应性强的入侵害虫，已在全球100多个国家和地区蔓延，给农业生产造成巨大损失。烟粉虱利用其细长的刺吸式口器吸取植物汁液，尤其偏好取食幼嫩、生长旺盛的植物，导致严重的产量损失。因此，深入理解调控植物生长与防御平衡的潜在机制，对于开发可持续的烟粉虱防控策略至关重要。王晓伟团队此前研究发现，本氏烟对烟粉虱、蚜虫和蓟马在内的多种半翅目和缨翅目昆虫具有极强的吸引力和致死作用，展现出其作为田间害虫防控“死胡同”诱捕植物的巨大应用潜力 (Han et al., 2024; Wang et al., 2025)。在此基础上，团队观察到本氏烟的抗虫效果会随植物年龄增长而显著增强，提示其发育过程与防御能力之间存在密切关联。
本次研究发现，随着植物的生长，包括本氏烟在内的多种茄科植物对多种韧皮部取食昆虫的抗性显著提升。机制研究表明，水杨酸（SA）的积累是决定成年植物抗虫能力的关键，而水杨酸的合成依赖苯丙氨酸解氨酶6（PAL6）的作用。PAL6的表达受转录因子MYB42激活，而MYB42的表达又受到两个协同作用的生长素响应因子ARF18La/b的精密调控。在幼年植物中，体内生长素水平较高，诱导植物小RNA miR160c的表达。miR160c通过沉默ARF18La/b，进而抑制MYB42和PAL6的表达，导致SA积累受限，从而抑制了防御反应的建立。随着植物发育，生长素水平逐渐下降，对SA的抑制作用随之减轻，从而允许建立SA介导的抗性。此外，研究还发现，在幼年植物中外施SA虽可增强抗虫能力，但会抑制生长素信号，阻碍植物的正常生长发育。
图1. 生长素-水杨酸调控植物生长与昆虫防御之间的平衡。在幼年阶段，植物体内生长素水平较高，促进miR160c的表达，进而沉默ARF18La/b，抑制下游MYB42和PAL6的表达。这种对ARF18La/b-MYB42-PAL6模块的抑制限制了幼年植物中抗烟粉虱的SA积累，使植物处于以生长为主的状态。随着植物的成熟，生长素水平下降，解除了对ARF18La/b的抑制。这两个相互作用的ARF转录因子直接结合到MYB42的启动子上，激活其表达。随后，MYB42结合到PAL6的启动子上，增强其表达。PAL6促进SA的生物合成，从而增强SA介导的对韧皮部取食昆虫烟粉虱的防御。该机制如同一个“跷跷板”：早期生长素主导生长，后期水杨酸主导防御，实现植物不同发育阶段的最优策略调节。
当前，培育具有改良产品特性和增强抗逆性的新作物品种是全球作物育种的核心目标。然而，这一努力常常受到生长-防御权衡（Growth-Defense，G-D）的限制。该研究揭示的植物生长和防御之间平衡的分子机制，不仅对丰富G-D理论具有重要意义，也为培育理想作物品种提供了新的视角。
浙江大学农业与生物技术学院王晓伟教授为论文的通讯作者。浙江大学博士后韩文昊和博士研究生张凤彬为共同第一作者，浙江大学刘树生教授，浙江大学博士研究生冀顺霞、汪俊霞，硕士研究生梁凯璐，以及杭州联川生物技术有限公司工程师范小平参与了研究。本研究得到了国家自然科学基金杰出青年科学基金（31925033）、国际(地区)合作与交流项目（32161143008）和国家重点研发计划（22022YFC2601002）的支持。
（昆虫科学研究所供稿）
文章链接：www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu5141
前期成果：
1. Han WH, Wang JX, Zhang FB, Ji SX, Zhong YW, Liu YQ, Liu SS and Wang XW (2024) A new feature of the laboratory model plant Nicotiana benthamiana: Dead-end trap for sustainable field pest control. Plants, People, Planet 6: 743-759
2. Wang JX, Han WH, Zhang FB, Liu SS and Wang XW (2025) Metabolic and molecular insights into Nicotiana benthamiana trichome exudates: An ammunition depot for plant resistance against insect pests. Plant Cell & Environment 48: 387-405
