阐明植物介导的地上地下生物互作及其化学机制对揭示种间互作规律和生物多样性进程有重要意义。植物介导植食性昆虫与丛枝菌根真菌的互作，但其中的机制并不明确。最近，在国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助下，丁建清教授课题组在上述领域取得一系列新进展，相关成果在Journal of Ecology等国际知名期刊发表。
以入侵植物豚草（Ambrosia artemisiifolia）为研究对象，研究了昆虫取食与机械损伤对豚草菌根真菌定殖及群落组成的影响。发现昆虫取食增加豚草菌根真菌定殖率，然而机械损伤仅在与昆虫唾液结合时增加菌根真菌定殖率。同时，昆虫取食后豚草根内、根表和根际球囊霉属（Glomus）相对丰度增加。化学分析表明，昆虫取食增加根系脂肪酸含量，且脂肪酸含量与菌根定殖率显著相关，暗示了脂类物质在地上-地下生物互作中的作用，为植物-菌根真菌对生物胁迫的协同响应提供新视角。该研究以“Foliar herbivory-enhanced mycorrhization is associated with increased levels of lipids in root and root exudates”为题发表在英国皇家生态学会旗舰期刊Journal of Ecology。青年教师邢振龙和已毕业硕士生张钟月为共同第一作者，时玉教授和丁建清教授为共同通讯作者。
图1 脂肪酸介导的植食性昆虫对豚草菌根真菌的影响概念图。
研究了多种植食性昆虫危害对乌桕（Triadica sebifera）菌根真菌定殖的影响。发现轻度危害后菌根真菌的定殖率增加，而重度危害则降低菌根真菌的定殖率。进一步分析发现这种影响与根和根系分泌物中类黄酮的变化有关，而与以往传统认为的碳分配变化无关。根系分泌物分析及孢子萌发实验表明，分泌物中的槲皮苷可能介导植食性昆虫对菌根真菌的影响。本研究首次报导了次生信号物质在地上昆虫-地下菌根互作中的作用。该研究以“Foliar herbivory modifies arbuscular mycorrhizal fungal colonization likely through altering root flavonoids”为题发表在国际知名生态学期刊Functional Ecology。青年教师邢振龙为第一和共同通讯作者，丁建清教授为通讯作者。
图2 类黄酮介导的植食性昆虫对乌桕菌根真菌的影响概念图。
以作物马铃薯及其害虫马铃薯块茎蛾为研究对象，研究了昆虫取食和地下丛枝菌根真菌侵染对块茎生长及其对后期昆虫的影响，并探讨其植物化学机制。结果显示，块茎取食和丛枝菌根真菌明显增加了块茎生物量和初级代谢物质（蛋白质和淀粉）的浓度，块茎取食通过增加叶片总酚、α-茄碱和α-卡茄碱水平明显降低了取食叶片的同种昆虫的表现；相反，块茎取食通过增加块茎蛋白质含量增加了块茎同种昆虫的表现。研究结果对理解植物化学物质介导的地上地下生物互作的生态后果有重要意义。该结果以题为“Arbuscular mycorrhizal fungi and belowground herbivores interact to determine plant productivity and performance of subsequently feeding conspecifics by changing plant metabolites”发表在国际著名昆虫学期刊Journal of Pest Science，博士后王丁力为论文第一作者，丁建清教授为通讯作者。
图3 化学物质介导的菌根真菌对植食性昆虫和马铃薯产量的影响示意图。
论文链接：
1、Journal of Ecology
https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2745.14272
2、Functional Ecology
https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2435.14461
3、Journal of Pest Science
https://link.springer.com/article/10.1007/s10340-023-01704-7