2025年10月29日，浙江大学农业与生物技术学院祝增荣/周文武团队在Science Advances期刊发表题为“Tissue-specific regulation of a sugar transporter mediates both resistance and tolerance responses to attack from a leafminer in potato”的研究论文。该研究以马铃薯及其重要害虫马铃薯块茎蛾（Phthorimaea operculella）为载体，揭示了作物对潜叶型害虫的耐受和抵抗两种防御反应的分子生态表型及其整合调控机制。

植物常通过两种不同的防御策略——耐受（tolerance）和抵抗（resistance），来应对植食性昆虫的危害。目前，国际上关于植物如何适应植食性昆虫的研究大多围绕单种策略开展，尚未解决“植物在个体水平如何协同这两种防御策略？”这一科学问题。

本研究的表型分析发现了一个有趣的生态现象，即马铃薯植株被块茎蛾为害后，能在体内组织特异性地激活对块茎蛾的两种截然不同的防御反应：在幼叶（库叶）中激活生长补偿反应，以减轻由块茎蛾取食导致的植株光合组织损失；在直接受害虫取食的成熟叶（源叶）中激活抗虫反应，使害虫的发育受阻、取食量下降。

在虫害后，对全株不同组织的糖分流动的时空动态追踪发现，虫害促进了幼叶（库叶）中的糖分输入，而抑制了成熟叶（源叶）的糖分输出。通过比较转录组分析，该研究找到了一个糖转运蛋白SWEET11，它是虫害后不同组织间糖转运（源库关系）的关键调节因子，并能介导上述的组织特异性防御反应。具体表现在：植株成熟叶（源叶）受块茎蛾虫害后，SWEET11在幼叶（库叶）中的表达被快速上调，从而促进其他组织的糖分向幼叶输入，并提供足够的能源实现幼叶的生长补偿；同时，SWEET11基因在受虫害的成熟叶（源叶）中的表达被快速下调，从而抑制糖分从成熟叶向其他组织输出，而截流下来的糖分则能增强成熟叶对害虫的抗性。

深入研究发现，马铃薯叶片中存在两个能促进块茎蛾幼虫生长的蛋白MCPI1a和MCPI1b，它们是马铃薯的虫害易感因子。有意思的是，这两个蛋白的稳定性受糖感受器蛋白SnRK1（或StubSNF1）促进。在受虫害的成熟叶中，细胞糖分水平升高能抑制StubSNF1，从而削弱MCPI1a和MCPI1b的蛋白积累，继而削弱块茎蛾的生长，最终实现叶片对该害虫的抗性提高。

综上所述，本研究揭示了作物的单个基因通过组织特异性调控，同时协调作物抗虫性和耐虫性的两种防御策略，并发现了糖信号与茉莉酸信号的互作机制，提出了植物整合调控抗虫防御的新见解，为设计兼具抗虫与稳产的作物，以及害虫生态防控提供分子靶标和研究思路。

浙江大学昆虫科学研究所博士研究生毛植尧为论文的第一作者，博士后Asim Munawar，博士研究生陈暄、仲键，以及杭州师范大学博士研究生王淑贞、硕士研究生桑雅莉参与了本研究。浙江大学昆虫科学研究所周文武研究员为论文的主要通讯作者，中国科学院分子植物科学卓越创新中心Ian T. Baldwin研究员是共同通讯作者。浙江大学昆虫科学研究所祝增荣教授，杭州师范大学张蓬军教授和中国科学院昆明植物研究所郭晗研究员等也参与了本研究。

论文链接：

https://doi.org/10.1126/sciadv.adx5951