2026年1月26日，杭州师范大学生命与环境科学学院张蓬军研究员、薛大伟教授团队与重庆师范大学邱宝利教授及瑞士纳沙泰尔大学Turlings TCJ教授等合作，在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，简称PNAS)上发表题为《Airborne β-Caryophyllene disrupts virus–vector mutualism by priming tomato defenses》的研究论文。

烟粉虱作为一种全球广泛分布于热带和亚热带地区的重要害虫，因其不仅吸食植物汁液、分泌蜜露诱发煤污病，还通过传播植物病毒，给番茄、棉花等作物带来极大危害。然而，烟粉虱对农业造成的最严重威胁在于它所传播的双生病毒。近年来，烟粉虱在我国的暴发已导致番茄产区大规模的病毒传播。据统计，2023年烟粉虱传播的双生病毒造成的经济损失接近100亿元人民币。因此，寻找既能防御烟粉虱，又能抵御病毒的番茄品种，并揭示其内在机制，对实现烟粉虱及病毒的有效防控具有重要意义。

（照片由邱宝利教授提供）

在这一背景下，研究团队的前期工作发现，烟粉虱取食番茄后会诱导番茄释放石竹烯（β-caryophyllene），一种具有显著防御作用的挥发性倍半萜化合物。石竹烯不仅抑制邻近番茄的抗虫防御反应，还能够激活其抗病防御反应。石竹烯作为植物间的信号因子，通过化学通讯机制促进了烟粉虱的繁殖（PNAS，2019，116: 7387）。然而，番茄为何响应烟粉虱诱导的石竹烯信号并激活其抗病防御，仍是一个未解的科学问题。在最新的研究中，团队进一步揭示：与无毒烟粉虱不同，带毒烟粉虱取食后的番茄会提前释放更多的石竹烯（图1）。通过合成石竹烯或利用转基因技术使番茄释放更多石竹烯，研究发现这种处理能够激活番茄的抗病防御，并显著提高其对烟粉虱传播的双生病毒（如番茄黄化曲叶病毒TYLCV及中国番木瓜曲叶病毒PaLCuCNV）的抗性。更为重要的是，石竹烯处理后的番茄在遭遇带毒烟粉虱侵害后，能够释放更多的挥发性物质，如石竹烯、月桂烯和水杨酸甲酯，成功吸引天敌昆虫丽蚜小蜂实现间接防御。这一发现表明，番茄通过提前释放石竹烯，打破了烟粉虱与双生病毒之间的互惠共生关系，既提升了植物对病毒的抗性，又诱导寄主植物对烟粉虱的间接防御。

此外，研究还表明，石竹烯作为植物间信号因子调控抗病防御的现象在多个栽培番茄品种和野生番茄种群中均有出现。这为未来通过选育具有组成性释放石竹烯能力的番茄品种提供了理论基础，有望为攻克烟粉虱及双生病毒的防控提供新的思路。

杭州师范大学为第一完成单位和通讯作者单位。杭州师范大学生命与环境科学学院张蓬军研究员教授为本文第一作者兼通讯作者，薛大伟教授也为本研究的开展提供了重要帮助。本研究得到国家自然科学基金和浙江省自然科学基金的支持。

图1. 无毒和带毒烟粉虱诱导番茄挥发物的比较