自然界中，植物能夠感知局部的脅迫，并產生某些系統性信號以介導整個植物的生理響應。植物的系統性響應至少存在三種類型：對病原體的系統性獲得抗性（systemic acquired resistance）、對損傷和昆蟲取食的系統性損傷響應（systemic wound response）以及對非生物脅迫的系統性獲得適應（systemic acquired acclimation）。損傷或昆蟲取食誘導的系統性信號已在單子葉植物和雙子葉植物中得到證實，且對于植物防御昆蟲的取食至關重要。然而，損傷或昆蟲取食誘導的植物系統性信號的本質和進化尚不清楚。目前，嫁接技術廣泛用于植物系統性信號的研究，而不同科屬雙子葉植物之間的嫁接較為困難，單子葉植物更是難以嫁接。作為廣譜性寄生植物，菟絲子可以寄生在系統發育距離較遠的不同物種上。菟絲子維管束系統與寄主植物維管組織相融合，從而獲得寄主水分與營養。中國科學院昆明植物研究所吳建強研究團隊前期研究顯示，菟絲子可在不同寄主間傳遞抗蟲信號、鹽脅迫信號及營養信號。因此，菟絲子-寄主互作系統突破了傳統嫁接技術的限制，是植物系統性信號研究的又一嶄新的體系。
近日，吳建強團隊利用菟絲子連接的親緣關系較遠的不同維管植物，探討了昆蟲取食誘導的植物系統性信號的進化保守性。由于田野菟絲子（Cuscuta campestris）無法在大部分單子葉植物和蕨類植物上獨立生存，因而該研究首先將菟絲子寄生于其天然寄主（如擬南芥、青蔥或煙草），然后進一步寄生到菟絲子的非天然寄主上（如玉米、腎蕨），從而構建菟絲子連接的植物集群（圖1），進一步利用該植物集群研究昆蟲取食誘導的植物系統性響應。結果表明，昆蟲取食誘導的系統性信號可以通過菟絲子在單子葉植物和雙子葉植物之間，甚至在蕨類植物和雙子葉植物之間傳遞，并可以增強信號接收植物的防御能力（圖2）。因此，研究推斷，昆蟲取食誘導的系統性信號可能在維管植物中較為保守。此外，研究還證明了茉莉酸途徑或是維管植物中系統性信號物質的生物合成和/或傳遞的古老調節因子。該研究揭示了昆蟲取食誘導的系統性信號在維管植物的進化中高度保守，為系統信號的本質和進化提供了新見解。
相關研究成果以Herbivory-induced systemic signals are likely evolutionarily conserved in euphyllophytes為題，發表在Journal of Experimental Botany上。研究工作得到中科院生物互作卓越中心、中科院戰略性先導科技專項（B類）培育項目、國家自然科學基金、中科院國際合作項目以及中國博士后科學基金等的支持。
菟絲子連接的擬南芥-玉米、青蔥-玉米和煙草-腎蕨植物集群
菟絲子將昆蟲取食誘導的系統性信號從腎蕨傳遞給煙草