植物與昆蟲的相互作用

目錄
第一篇 昆蟲與植物的關(guān)系及其演化
第一章昆蟲與植物關(guān)系研究的回顧和展望 3
第一節(jié)研究歷史：3個階段的劃分 5
一、植物與昆蟲相互作用和植物抗蟲性研究的緣起 5
二、昆蟲與植物關(guān)系研究 3個階段的劃分 6
第二節(jié) 1910～1979年，植物.昆蟲二營養(yǎng)級研究階段 19
一、昆蟲與植物關(guān)系學(xué)科體系的形成 19
二、植物營養(yǎng)物質(zhì)和次生物質(zhì)在昆蟲與植物關(guān)系中作用的爭論 20
三、昆蟲與植物“協(xié)同演化”假說的提出和爭論 21
四、電生理技術(shù)引發(fā)的昆蟲嗅覺和味覺研究的突破 23
五、植物抗蟲性研究進展 23
第三節(jié) 1980～2002年，植物.昆蟲.天敵三營養(yǎng)級研究階段 25
一、從二營養(yǎng)級相互作用到三營養(yǎng)級相互作用的拓展 25
二、植物與植食性昆蟲互作分子機理研究的興起 26
三、利用生物技術(shù)培育抗蟲品種 27
四、昆蟲化學(xué)感覺機制與寄主的?；芯?27
五、植物與昆蟲相互作用的著作井噴式出版 28
第四節(jié) 2003年至今，組學(xué)時代植物與昆蟲分子互作及多物種互作研究階段 29
一、植物抗蟲性分子機理研究 30
二、昆蟲對植物的適應(yīng)性研究 32
三、多營養(yǎng)級和多物種相互作用研究 34
四、昆蟲與植物的傳粉生物學(xué)研究 35
五、新的分子生物學(xué)技術(shù)在提高植物抗蟲性中的利用和挑戰(zhàn) 37
六、環(huán)境變化對昆蟲與植物關(guān)系的影響 38
第五節(jié)總結(jié)與展望 39
參考文獻 41
第二章昆蟲與植物相互作用的自然歷史 58
第一節(jié)昆蟲與植物擬態(tài)關(guān)系的早期演化 59
一、翅斑與偽裝 73
二、葉狀擬態(tài) 79
三、小結(jié) 86
第二節(jié)古昆蟲與植物的傳粉關(guān)系 87
一、形態(tài)結(jié)構(gòu)相關(guān)的間接證據(jù) 88
二、孢粉相關(guān)的直接證據(jù) 103
三、小結(jié) 111
第三節(jié)總結(jié)與展望 113
參考文獻 114
第三章傳粉昆蟲與植物的關(guān)系 130
第一節(jié)傳粉昆蟲的定義 130
一、訪花者和傳粉者 130
二、有效傳粉者 131
三、傳粉昆蟲的主要類群 133
第二節(jié)傳粉昆蟲與植物互作演化歷史 136
一、起源證據(jù) 136
二、協(xié)同系統(tǒng)發(fā)生 137
三、傳粉模式多樣性 138
第三節(jié)傳粉昆蟲與植物的互惠 139
一、互惠類型 139
二、傳粉昆蟲與植物的互惠不一定是特化的 141
第四節(jié)傳粉昆蟲與植物的對抗 141
一、對抗類型 141
二、拮抗可成為傳粉昆蟲與植物關(guān)系的演化動力 143
第五節(jié)傳粉昆蟲與植物的協(xié)同演化 145
一、協(xié)同演化的定義 145
二、協(xié)同演化的模式 146
第六節(jié)傳粉昆蟲與植物演化關(guān)系的幾個重要科學(xué)問題 150
一、傳粉昆蟲在植物演化中扮演的角色 150
二、傳粉昆蟲和植物的互惠與對抗的轉(zhuǎn)變 153
第七節(jié)總結(jié)與展望 154
參考文獻 155
第二篇植物對昆蟲的化學(xué)防御
第四章植食性昆蟲取食誘導(dǎo)的番茄防御及其信號通路 171
第一節(jié)番茄的直接防御和間接防御 171
一、番茄的直接防御 171
二、番茄的間接防御 173
三、番茄防御植食性昆蟲取食的信號通路 173
第二節(jié)系統(tǒng)素的發(fā)現(xiàn)和信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 174
一、系統(tǒng)素的發(fā)現(xiàn) 174
二、系統(tǒng)素受體的鑒定 175
三、系統(tǒng)素參與的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 176
第三節(jié)茉莉酸的合成和信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 176
一、茉莉酸的合成 176
二、茉莉酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 181
第四節(jié)系統(tǒng)素.茉莉酸在番茄的同一信號通路中發(fā)揮防御昆蟲侵害的作用 186
一、系統(tǒng)素在植物系統(tǒng)抗性反應(yīng)中的作用依賴于茉莉酸的生物合成 186
二、系統(tǒng)素在植物系統(tǒng)抗性反應(yīng)中的作用在于調(diào)控受傷誘導(dǎo)的茉莉酸的生物合成 187
三、茉莉酸是損傷系統(tǒng)抗性反應(yīng)中長距離運輸?shù)男盘柗肿?187
四、系統(tǒng)素.茉莉酸信號通路調(diào)控植物的抗蟲防御 188
第五節(jié)總結(jié)與展望 189
參考文獻 189
第五章水稻對害蟲的化學(xué)防御 198
第一節(jié)水稻的主要防御相關(guān)化合物及其抗蟲功能 199
一、水稻初生代謝物 199
二、水稻次生代謝物 200
第二節(jié)水稻化學(xué)防御的調(diào)控機理 209
一、水稻害蟲激發(fā)子與效應(yīng)子 209
二、水稻對昆蟲為害信號的識別 211
三、早期信號事件 212
四、信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò) 214
第三節(jié)環(huán)境因子對水稻化學(xué)防御的影響 223
一、生物因子對水稻化學(xué)防御的影響 224
二、非生物因子對水稻化學(xué)防御的影響 226
第四節(jié)總結(jié)與展望 234
參考文獻 234
第六章玉米對植食性昆蟲的防御機制 254
第一節(jié)玉米的直接防御 254
一、丁布類物質(zhì) 255
二、萜類物質(zhì) 260
三、抗蟲相關(guān)蛋白 263
四、其他玉米抗蟲代謝物 264
第二節(jié)玉米的間接防御 264
一、綠葉揮發(fā)物 265
二、吲哚 266
三、甲酯類揮發(fā)物 267
四、萜烯類揮發(fā)物 267
第三節(jié)玉米抗蟲響應(yīng)的調(diào)控機理 269
一、玉米對昆蟲取食信號的識別 270
二、昆蟲取食誘導(dǎo)的上游信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 270
三、昆蟲取食誘導(dǎo)的激素信號通路 271
第四節(jié)總結(jié)與展望 275
參考文獻 276
第七章棉花倍半萜植保素生物合成與抗蟲反應(yīng) 285
第一節(jié)棉酚類植保素的生物合成 285
一、棉酚生物合成途徑 286
二、棉酚生物合成途徑的調(diào)控 293
三、棉酚生物合成途徑的進化特征 295
第二節(jié)棉酚與植物.昆蟲互作 297
一、棉酚誘導(dǎo)棉鈴蟲解毒酶表達和農(nóng)藥耐受性 297
二、植物抗蟲信號的動態(tài)變化 299
三、棉鈴蟲效應(yīng)子干擾植物防衛(wèi)反應(yīng) 300
第三節(jié)植物介導(dǎo)的 RNA干擾抗蟲技術(shù) 301
一、RNA干擾抗蟲技術(shù)的誕生與發(fā)展 301
二、利用不同 RNA干擾靶點提高棉花抗蟲性 303
第四節(jié)總結(jié)與展望 304
參考文獻 305
第八章硅對植物抗蟲性的影響及其機制 312
第一節(jié)硅的生物學(xué)與生態(tài)學(xué) 312
一、硅在土壤中的分布 312
二、硅在植物中的分布 313
三、硅在植物中的功能及其生態(tài)學(xué)意義 315
第二節(jié)硅對植物抗蟲性的影響 317
一、硅沉積對咀嚼式害蟲的影響 319
二、硅沉積對刺吸式害蟲的影響 320
三、硅沉積位點和排列方式對害蟲的影響 320
四、“質(zhì)外體阻遏”假說 321
第三節(jié)硅提高植物抗蟲性的生化與分子機制 322
一、硅對植物防御響應(yīng)的調(diào)節(jié) 322
二、硅對植物抗蟲基因表達的調(diào)節(jié) 323
三、硅對植物防御信號通路的調(diào)節(jié) 324
四、硅對植物抗蟲性的“警備”假說 327
第四節(jié)硅對植物.害蟲.天敵三級營養(yǎng)關(guān)系的影響 328
一、害蟲病原微生物 328
二、捕食性天敵 328
三、寄生性天敵 329
第五節(jié)影響硅吸收和積累的生物與非生物因子 329
一、非生物因子對植物硅吸收的影響 330
二、生物因子對植物硅吸收的影響 330
三、硅吸收和積累與信號通路的關(guān)系 331
第六節(jié)總結(jié)與展望 332
參考文獻 332
第三篇昆蟲對植物的選擇和適應(yīng)
第九章煙粉虱與其寄主植物的相互作用 343
第一節(jié)煙粉虱對寄主植物的選擇 344
一、植物揮發(fā)物介導(dǎo)的煙粉虱寄主選擇 344
二、其他因子介導(dǎo)的煙粉虱對寄主植物的選擇 344
第二節(jié)煙粉虱對寄主植物的利用和適應(yīng) 345
一、不同隱存種煙粉虱在寄主植物利用方面的差異 345
二、煙粉虱對寄主植物的適應(yīng) 346
三、不同隱存種煙粉虱在寄主植物利用方面差異的分子機制 347
第三節(jié)寄主植物對煙粉虱的防御和煙粉虱的反防御 347
一、寄主植物的物理防御 347
二、寄主植物的化學(xué)防御 348
三、調(diào)控植物抗煙粉虱防衛(wèi)反應(yīng)的激素信號通路 349
四、煙粉虱的反防御 350
第四節(jié)環(huán)境因子對煙粉虱與植物互作的影響 351
一、非生物因子 351
二、生物因子 351
第五節(jié)總結(jié)與展望 352
一、植物對煙粉虱的識別機制 352
二、煙粉虱與植物互作的普適性 353
三、煙粉虱與植物互作的進化 353
參考文獻 354
第十章實夜蛾類昆蟲對寄主植物的選擇和適應(yīng) 361
第一節(jié)實夜蛾類昆蟲對植物的利用模式 362
第二節(jié)實夜蛾類成蟲對寄主植物的產(chǎn)卵選擇 365
第三節(jié)實夜蛾類昆蟲對寄主植物選擇的化學(xué)線索 366
一、嗅覺線索 367
二、接觸性的理化線索 371
第四節(jié)實夜蛾類昆蟲的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)：嗅覺和味覺 371
一、實夜蛾類成蟲和幼蟲的嗅覺感受機制 373
二、實夜蛾類成蟲和幼蟲的味覺感受機制 377
第五節(jié)實夜蛾類昆蟲對寄主植物的適應(yīng)及其遺傳 378
一、幼蟲對寄主植物的適應(yīng) 378
二、廣食性與專食性的遺傳基礎(chǔ) 379
第六節(jié)實夜蛾類昆蟲寄主植物范圍的演化 380
第七節(jié)總結(jié)與展望 382
參考文獻 382
第十一章斑潛蠅與寄主植物的關(guān)系 392
第一節(jié)斑潛蠅的寄主選擇 392
一、斑潛蠅的食性和寄主專化性 392
二、斑潛蠅取食和產(chǎn)卵策略 392
第二節(jié)斑潛蠅依賴植物傳播振動信號 393
一、昆蟲依賴植物的振動通訊 393
二、斑潛蠅求偶的振動二重奏 394
三、介質(zhì)對斑潛蠅振動信號的影響 394
四、植物作為振動信號通道的適應(yīng)性意義 395
第三節(jié)植物氣味促進斑潛蠅交配成功 396
一、斑潛蠅的性信息素 396
二、植物氣味在斑潛蠅寄主和配偶定位中的作用 396
三、植物氣味在斑潛蠅求偶二重奏中的作用 397
第四節(jié)植物滲出液主導(dǎo)斑潛蠅兩性合作 398
一、昆蟲性選擇與食物資源的關(guān)系 398
二、雌性取食孔對雄性生存的影響 398
三、受植物影響的交配策略 399
第五節(jié)總結(jié)與展望 401
參考文獻 402
第十二章棉鈴蟲對轉(zhuǎn) Bt基因作物的抗性 406
第一節(jié)全球 Bt作物種植與靶標(biāo)害蟲 Bt抗性現(xiàn)狀 406
一、Bt作物種植情況 406
二、靶標(biāo)害蟲 Bt抗性現(xiàn)狀 406
第二節(jié)棉鈴蟲 Bt抗性基因的鑒定及功能驗證 408
一、Bt作用模式及抗性機制 408
二、Bt抗性基因的圖位克隆 412
三、Bt抗性基因的功能驗證 412
第三節(jié)棉鈴蟲 Bt抗性的檢測技術(shù) 415
一、表型檢測法 415
二、遺傳檢測法 416
三、DNA檢測法 416
第四節(jié)棉鈴蟲 Bt抗性的遺傳多樣性與抗性進化可塑性 417
一、遺傳多樣性 417
二、抗性進化可塑性 419
第五節(jié)總結(jié)與展望 421
參考文獻 422
第四篇多營養(yǎng)級相互作用
第十三章芥子油苷介導(dǎo)的十字花科植物、害蟲及其天敵的相互作用 433
第一節(jié)十字花科植物芥子油苷的種類及合成 434
一、常見的芥子油苷種類 434
二、芥子油苷的合成基因和調(diào)控路徑 436
第二節(jié)芥子油苷類化合物對植食性昆蟲的他感作用 437
一、芥子油苷作為十字花科植物的抗蟲物質(zhì) 437
二、芥子油苷作為十字花科植物專食性昆蟲的標(biāo)志刺激物 438
三、昆蟲取食誘導(dǎo)的十字花科植物中芥子油苷的變化 442
第三節(jié)植食性昆蟲對芥子油苷水解物的嗅覺感受 442
一、芥子油苷水解物對昆蟲寄主選擇的影響 443
二、昆蟲對芥子油苷水解物的感受機制 445
第四節(jié)植食性昆蟲對芥子油苷的味覺感受 446
一、多食性昆蟲對芥子油苷的味覺感受 447
二、專食性昆蟲對芥子油苷的味覺感受 447
第五節(jié)植食性昆蟲對芥子油苷的生理生化適應(yīng) 449
一、昆蟲的特異解毒蛋白對芥子油苷的水解作用 449
二、昆蟲的解毒酶系統(tǒng)對芥子油苷的解毒作用 450
三、昆蟲的物理屏障對食物中芥子油苷的阻隔 451
第六節(jié)芥子油苷對第三營養(yǎng)級的作用 452
第七節(jié)總結(jié)與展望 453
參考文獻 454
第十四章生物入侵的種間關(guān)系：微生物介導(dǎo)的紅脂大小蠹與寄主植物的相互作用 465
第一節(jié)生物入侵中物種間的相互作用 465
一、生物入侵中物種間的負(fù)相互作用 465
二、生物入侵中物種間的正相互作用 468
第二節(jié)入侵種紅脂大小蠹與伴生真菌的共生關(guān)系 469
一、紅脂大小蠹的生物學(xué)特征及危害 469
二、昆蟲與其伴生真菌的互惠共生關(guān)系 471
三、入侵種紅脂大小蠹與伴生真菌的共生關(guān)系 473
第三節(jié)腸道菌群在紅脂大小蠹克服寄主植物抗性中的作用 475
一、紅脂大小蠹腸道細菌和信息素合成 475
二、紅脂大小蠹腸道微生物對寄主防御物質(zhì)的適應(yīng) 476
第四節(jié)入侵種紅脂大小蠹.伴生菌.寄主油松的協(xié)同進化 477
一、信息化學(xué)物質(zhì)介導(dǎo)的紅脂大小蠹 .伴生微生物入侵共生體穩(wěn)定維持機制 477
二、信息化學(xué)物質(zhì)調(diào)控的入侵種紅脂大小蠹 .伴生菌入侵共生體適應(yīng)寄主油松生物防御的潛在機制 478
第五節(jié)總結(jié)與展望 480
參考文獻 481
第十五章抗蟲轉(zhuǎn) Bt基因作物對植食性昆蟲及其天敵的影響 488
第一節(jié)抗蟲轉(zhuǎn) Bt基因作物對不同類型昆蟲種群發(fā)生的影響 489
一、對靶標(biāo)害蟲的控制作用 489
二、對非靶標(biāo)害蟲及其天敵的影響效應(yīng) 489
第二節(jié)抗蟲轉(zhuǎn) Bt基因作物種植系統(tǒng)中不同害蟲的發(fā)生演替規(guī)律 495
一、國外的抗蟲轉(zhuǎn) Bt基因作物種植系統(tǒng) 495
二、中國的抗蟲轉(zhuǎn) Bt基因棉花種植系統(tǒng) 498
第三節(jié)總結(jié)與展望 503參考文獻 504
第十六章氣候變化下的植物.害蟲.天敵三營養(yǎng)級互作 512
第一節(jié)氣候變化的特征 512
一、CO2濃度升高 512
二、臭氧濃度升高 513
三、氣候變暖 513
第二節(jié) CO2濃度升高對作物.害蟲.天敵三營養(yǎng)級互作的影響 513
一、不同類型昆蟲對 CO2濃度升高的響應(yīng)特征 513
二、CO2濃度升高對植物抗蟲信號通路的影響 514
三、CO2濃度升高通過植物氮營養(yǎng)代謝調(diào)控害蟲發(fā)生 516
四、CO2濃度升高通過寄主植物水分代謝影響昆蟲取食效率 518
五、CO2濃度升高對天敵的影響 518
第三節(jié)臭氧濃度升高對作物.害蟲.天敵三營養(yǎng)級的影響 519
一、臭氧濃度升高對植物抗蟲信號和昆蟲適合度的影響 519
二、臭氧濃度升高對農(nóng)業(yè)病原媒介昆蟲傳毒的影響 520
三、臭氧濃度升高對三營養(yǎng)級化學(xué)聯(lián)系和寄生蜂行為選擇的影響 521
第四節(jié)氣候變暖對作物.害蟲.天敵三營養(yǎng)級互作的影響 522
一、氣候變暖對昆蟲生長發(fā)育與分布的影響 522
二、氣候變暖對昆蟲種間關(guān)系的影響 523
三、氣候變暖對植物.害蟲.天敵相互作用的改變 523
四、全球變暖的長期生態(tài)學(xué)效應(yīng) 523
第五節(jié)總結(jié)與展望 524
參考文獻 526
索引 531