2022年6月6日，国际知名学术期刊PNAS在线发表了来自中国科学院分子植物科学卓越创新中心和德国马克斯普朗克化学生态学研究所合作的题为“The downside of metabolic diversity: post-ingestive rearrangements by specialized insects“的研究论文。该研究发现专食性昆虫可以利用植物中两种不同代谢通路的产物进行互相解毒并揭示了其生物学机制，同时还发现植物已经进化出了相应的抑制昆虫解毒作用的策略，为解决农业害虫的抗药性问题提供了新的视角。

　　植物可以合成多种多样的次生代谢物来应对环境中各种生物和非生物胁迫，其中植食性昆虫的危害被认为是次生代谢物多样性的重要进化推动力量，因为不同的抗虫化合物可以作用于不同的位点，提高抗虫效果的同时还可以延缓昆虫解毒机制的产生。受这一理论指导，在农药和医药的使用过程中广泛存在着不同药剂混配使用的现象。但是，人们对不同化合物之间互作所引起的功能拮抗作用却知之甚少。

　　本研究通过对烟草天蛾（Manduca sexta）取食渐狭叶烟草(Nicotiana attenuata)后的粪便进行代谢组分析，在烟草天蛾粪便中发现了一类烟草叶片中没有的代谢物，对其进行质谱和核磁共振分析发现这类化合物包含了二萜糖苷和羟基香豆素两个基团。利用突变体烟草和人工饲料饲喂实验发现羟基香豆素来自于植物中普遍存在的、应对紫外线辐射的绿原酸。烟草天蛾幼虫生长实验表明，二萜类化合物和绿原酸的在肠道内的生化反应是烟草天蛾的一种解毒机制。

　　对渐狭叶烟草野生群体叶片中的二萜和绿原酸进行分析发现两种化合物的量存在负相关性。即含高水平二萜糖苷的植株，绿原酸含量则低；反之亦然，说明烟草已经进化出了应对烟草天蛾解毒的机制。选取其中两个有代表性的植株构建了重组自交系，利用重组自交系进行mQTL分析，找到了一个MYB转录因子控制着绿原酸的含量。并且，二萜和绿原酸之间的平衡可能受茉莉酸调控。

　　德国马普化学生态学研究所Ian Baldwin教授、中国科学院分子植物科学卓越创新中心李建彩研究员和德国马普化学生态学研究所Sven Heiling博士生为共同通讯作者，Sven Heiling博士生和李建彩研究员为本文共同第一作者。该研究得到了欧洲研究委员会地平线项目、德国科学基金会项目和上海市“浦江人才”计划等项目资助。

　　论文链接：https://www.pnas.org/eprint/B62RZRXHZMIXGBDUHNYE/full

二萜和酚类化合物在昆虫肠道内的反应赋予了昆虫解毒的能力；同时，植物也进化出了规避昆虫解毒的策略。