植物与昆虫的相互作用 王琛柱,娄永根,方荣翔 编 专业科技 文轩网

第一篇 昆虫与植物的关系及其演化
第一章昆虫与植物关系研究的回顾和展望 3
第一节研究历史：3个阶段的划分 5
一、植物与昆虫相互作用和植物抗虫性研究的缘起 5
二、昆虫与植物关系研究 3个阶段的划分 6
第二节 1910～1979年，植物.昆虫二营养级研究阶段 19
一、昆虫与植物关系学科体系的形成 19
二、植物营养物质和次生物质在昆虫与植物关系中作用的争论 20
三、昆虫与植物“协同演化”假说的提出和争论 21
四、电生理技术引发的昆虫嗅觉和味觉研究的突破 23
五、植物抗虫性研究进展 23
第三节 1980～2002年，植物.昆虫.天敌三营养级研究阶段 25
一、从二营养级相互作用到三营养级相互作用的拓展 25
二、植物与植食性昆虫互作分子机理研究的兴起 26
三、利用生物技术培育抗虫品种 27
四、昆虫化学感觉机制与寄主的专化研究 27
五、植物与昆虫相互作用的著作井喷式出版 28
第四节 2003年至今，组学时代植物与昆虫分子互作及多物种互作研究阶段 29
一、植物抗虫性分子机理研究 30
二、昆虫对植物的适应性研究 32
三、多营养级和多物种相互作用研究 34
四、昆虫与植物的传粉生物学研究 35
五、新的分子生物学技术在提高植物抗虫性中的利用和挑战 37
六、环境变化对昆虫与植物关系的影响 38
第五节总结与展望 39
参考文献 41
第二章昆虫与植物相互作用的自然历史 58
第一节昆虫与植物拟态关系的早期演化 59
一、翅斑与伪装 73
二、叶状拟态 79
三、小结 86
第二节古昆虫与植物的传粉关系 87
一、形态结构相关的间接证据 88
二、孢粉相关的直接证据 103
三、小结 111
第三节总结与展望 113
参考文献 114
第三章传粉昆虫与植物的关系 130
第一节传粉昆虫的定义 130
一、访花者和传粉者 130
二、有效传粉者 131
三、传粉昆虫的主要类群 133
第二节传粉昆虫与植物互作演化历史 136
一、起源证据 136
二、协同系统发生 137
三、传粉模式多样性 138
第三节传粉昆虫与植物的互惠 139
一、互惠类型 139
二、传粉昆虫与植物的互惠不一定是特化的 141
第四节传粉昆虫与植物的对抗 141
一、对抗类型 141
二、拮抗可成为传粉昆虫与植物关系的演化动力 143
第五节传粉昆虫与植物的协同演化 145
一、协同演化的定义 145
二、协同演化的模式 146
第六节传粉昆虫与植物演化关系的几个重要科学问题 150
一、传粉昆虫在植物演化中扮演的角色 150
二、传粉昆虫和植物的互惠与对抗的转变 153
第七节总结与展望 154
参考文献 155
第二篇植物对昆虫的化学防御
第四章植食性昆虫取食诱导的番茄防御及其信号通路 171
第一节番茄的直接防御和间接防御 171
一、番茄的直接防御 171
二、番茄的间接防御 173
三、番茄防御植食性昆虫取食的信号通路 173
第二节系统素的发现和信号转导 174
一、系统素的发现 174
二、系统素受体的鉴定 175
三、系统素参与的信号转导 176
第三节茉莉酸的合成和信号转导 176
一、茉莉酸的合成 176
二、茉莉酸信号转导 181
第四节系统素.茉莉酸在番茄的同一信号通路中发挥防御昆虫侵害的作用 186
一、系统素在植物系统抗性反应中的作用依赖于茉莉酸的生物合成 186
二、系统素在植物系统抗性反应中的作用在于调控受伤诱导的茉莉酸的生物合成 187
三、茉莉酸是损伤系统抗性反应中长距离运输的信号分子 187
四、系统素.茉莉酸信号通路调控植物的抗虫防御 188
第五节总结与展望 189
参考文献 189
第五章水稻对害虫的化学防御 198
第一节水稻的主要防御相关化合物及其抗虫功能 199
一、水稻初生代谢物 199
二、水稻次生代谢物 200
第二节水稻化学防御的调控机理 209
一、水稻害虫激发子与效应子 209
二、水稻对昆虫为害信号的识别 211
三、早期信号事件 212
四、信号调控网络 214
第三节环境因子对水稻化学防御的影响 223
一、生物因子对水稻化学防御的影响 224
二、非生物因子对水稻化学防御的影响 226
第四节总结与展望 234
参考文献 234
第六章玉米对植食性昆虫的防御机制 254
第一节玉米的直接防御 254
一、丁布类物质 255
二、萜类物质 260
三、抗虫相关蛋白 263
四、其他玉米抗虫代谢物 264
第二节玉米的间接防御 264
一、绿叶挥发物 265
二、吲哚 266
三、甲酯类挥发物 267
四、萜烯类挥发物 267
第三节玉米抗虫响应的调控机理 269
一、玉米对昆虫取食信号的识别 270
二、昆虫取食诱导的上游信号转导 270
三、昆虫取食诱导的激素信号通路 271
第四节总结与展望 275
参考文献 276
第七章棉花倍半萜植保素生物合成与抗虫反应 285
第一节棉酚类植保素的生物合成 285
一、棉酚生物合成途径 286
二、棉酚生物合成途径的调控 293
三、棉酚生物合成途径的进化特征 295
第二节棉酚与植物.昆虫互作 297
一、棉酚诱导棉铃虫解毒酶表达和农药耐受性 297
二、植物抗虫信号的动态变化 299
三、棉铃虫效应子干扰植物防卫反应 300
第三节植物介导的 RNA干扰抗虫技术 301
一、RNA干扰抗虫技术的诞生与发展 301
二、利用不同 RNA干扰靶点提高棉花抗虫性 303
第四节总结与展望 304
参考文献 305
第八章硅对植物抗虫性的影响及其机制 312
第一节硅的生物学与生态学 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态学意义 315
第二节硅对植物抗虫性的影响 317
一、硅沉积对咀嚼式害虫的影响 319
二、硅沉积对刺吸式害虫的影响 320
三、硅沉积位点和排列方式对害虫的影响 320
四、“质外体阻遏”假说 321
第三节硅提高植物抗虫性的生化与分子机制 322
一、硅对植物防御响应的调节 322
二、硅对植物抗虫基因表达的调节 323
三、硅对植物防御信号通路的调节 324
四、硅对植物抗虫性的“警备”假说 327
第四节硅对植物.害虫.天敌三级营养关系的影响 328
一、害虫病原微生物 328
二、捕食性天敌 328
三、寄生性天敌 329
第五节影响硅吸收和积累的生物与非生物因子 329
一、非生物因子对植物硅吸收的影响 330
二、生物因子对植物硅吸收的影响 330
三、硅吸收和积累与信号通路的关系 331
第六节总结与展望 332
参考文献 332
第三篇昆虫对植物的选择和适应
第九章烟粉虱与其寄主植物的相互作用 343
第一节烟粉虱对寄主植物的选择 344
一、植物挥发物介导的烟粉虱寄主选择 344
二、其他因子介导的烟粉虱对寄主植物的选择 344
第二节烟粉虱对寄主植物的利用和适应 345
一、不同隐存种烟粉虱在寄主植物利用方面的差异 345
二、烟粉虱对寄主植物的适应 346
三、不同隐存种烟粉虱在寄主植物利用方面差异的分子机制 347
第三节寄主植物对烟粉虱的防御和烟粉虱的反防御 347
一、寄主植物的物理防御 347
二、寄主植物的化学防御 348
三、调控植物抗烟粉虱防卫反应的激素信号通路 349
四、烟粉虱的反防御 350
第四节环境因子对烟粉虱与植物互作的影响 351
一、非生物因子 351
二、生物因子 351
第五节总结与展望 352
一、植物对烟粉虱的识别机制 352
二、烟粉虱与植物互作的普适性 353
三、烟粉虱与植物互作的进化 353
参考文献 354
第十章实夜蛾类昆虫对寄主植物的选择和适应 361
第一节实夜蛾类昆虫对植物的利用模式 362
第二节实夜蛾类成虫对寄主植物的产卵选择 365
第三节实夜蛾类昆虫对寄主植物选择的化学线索 366
一、嗅觉线索 367
二、接触性的理化线索 371
第四节实夜蛾类昆虫的神经生物学基础：嗅觉和味觉 371
一、实夜蛾类成虫和幼虫的嗅觉感受机制 373
二、实夜蛾类成虫和幼虫的味觉感受机制 377
第五节实夜蛾类昆虫对寄主植物的适应及其遗传 378
一、幼虫对寄主植物的适应 378
二、广食性与专食性的遗传基础 379
第六节实夜蛾类昆虫寄主植物范围的演化 380
第七节总结与展望 382
参考文献 382
第十一章斑潜蝇与寄主植物的关系 392
第一节斑潜蝇的寄主选择 392
一、斑潜蝇的食性和寄主专化性 392
二、斑潜蝇取食和产卵策略 392
第二节斑潜蝇依赖植物传播振动信号 393
一、昆虫依赖植物的振动通讯 393
二、斑潜蝇求偶的振动二重奏 394
三、介质对斑潜蝇振动信号的影响 394
四、植物作为振动信号通道的适应性意义 395
第三节植物气味促进斑潜蝇交配成功 396
一、斑潜蝇的性信息素 396
二、植物气味在斑潜蝇寄主和配偶定位中的作用 396
三、植物气味在斑潜蝇求偶二重奏中的作用 397
第四节植物渗出液主导斑潜蝇两性合作 398
一、昆虫性选择与食物资源的关系 398
二、雌性取食孔对雄性生存的影响 398
三、受植物影响的交配策略 399
第五节总结与展望 401
参考文献 402
第十二章棉铃虫对转 Bt基因作物的抗性 406
第一节全球 Bt作物种植与靶标害虫 Bt抗性现状 406
一、Bt作物种植情况 406
二、靶标害虫 Bt抗性现状 406
第二节棉铃虫 Bt抗性基因的鉴定及功能验证 408
一、Bt作用模式及抗性机制 408
二、Bt抗性基因的图位克隆 412
三、Bt抗性基因的功能验证 412
第三节棉铃虫 Bt抗性的检测技术 415
一、表型检测法 415
二、遗传检测法 416
三、DNA检测法 416
第四节棉铃虫 Bt抗性的遗传多样性与抗性进化可塑性 417
一、遗传多样性 417
二、抗性进化可塑性 419
第五节总结与展望 421
参考文献 422
第四篇多营养级相互作用
第十三章芥子油苷介导的十字花科植物、害虫及其天敌的相互作用 433
第一节十字花科植物芥子油苷的种类及合成 434
一、常见的芥子油苷种类 434
二、芥子油苷的合成基因和调控路径 436
第二节芥子油苷类化合物对植食性昆虫的他感作用 437
一、芥子油苷作为十字花科植物的抗虫物质 437
二、芥子油苷作为十字花科植物专食性昆虫的标志刺激物 438
三、昆虫取食诱导的十字花科植物中芥子油苷的变化 442
第三节植食性昆虫对芥子油苷水解物的嗅觉感受 442
一、芥子油苷水解物对昆虫寄主选择的影响 443
二、昆虫对芥子油苷水解物的感受机制 445
第四节植食性昆虫对芥子油苷的味觉感受 446
一、多食性昆虫对芥子油苷的味觉感受 447
二、专食性昆虫对芥子油苷的味觉感受 447
第五节植食性昆虫对芥子油苷的生理生化适应 449
一、昆虫的特异解毒蛋白对芥子油苷的水解作用 449
二、昆虫的解毒酶系统对芥子油苷的解毒作用 450
三、昆虫的物理屏障对食物中芥子油苷的阻隔 451
第六节芥子油苷对第三营养级的作用 452
第七节总结与展望 453
参考文献 454
第十四章生物入侵的种间关系：微生物介导的红脂大小蠹与寄主植物的相互作用 465
第一节生物入侵中物种间的相互作用 465
一、生物入侵中物种间的负相互作用 465
二、生物入侵中物种间的正相互作用 468
第二节入侵种红脂大小蠹与伴生真菌的共生关系 469
一、红脂大小蠹的生物学特征及危害 469
二、昆虫与其伴生真菌的互惠共生关系 471
三、入侵种红脂大小蠹与伴生真菌的共生关系 473
第三节肠道菌群在红脂大小蠹克服寄主植物抗性中的作用 475
一、红脂大小蠹肠道细菌和信息素合成 475
二、红脂大小蠹肠道微生物对寄主防御物质的适应 476
第四节入侵种红脂大小蠹.伴生菌.寄主油松的协同进化 477
一、信息化学物质介导的红脂大小蠹 .伴生微生物入侵共生体稳定维持机制 477
二、信息化学物质调控的入侵种红脂大小蠹 .伴生菌入侵共生体适应寄主油松生物防御的潜在机制 478
第五节总结与展望 480
参考文献 481
第十五章抗虫转 Bt基因作物对植食性昆虫及其天敌的影响 488
第一节抗虫转 Bt基因作物对不同类型昆虫种群发生的影响 489
一、对靶标害虫的控制作用 489
二、对非靶标害虫及其天敌的影响效应 489
第二节抗虫转 Bt基因作物种植系统中不同害虫的发生演替规律 495
一、国外的抗虫转 Bt基因作物种植系统 495
二、中国的抗虫转 Bt基因棉花种植系统 498
第三节总结与展望 503参考文献 504
第十六章气候变化下的植物.害虫.天敌三营养级互作 512
第一节气候变化的特征 512
一、CO2浓度升高 512
二、臭氧浓度升高 513
三、气候变暖 513
第二节 CO2浓度升高对作物.害虫.天敌三营养级互作的影响 513
一、不同类型昆虫对 CO2浓度升高的响应特征 513
二、CO2浓度升高对植物抗虫信号通路的影响 514
三、CO2浓度升高通过植物氮营养代谢调控害虫发生 516
四、CO2浓度升高通过寄主植物水分代谢影响昆虫取食效率 518
五、CO2浓度升高对天敌的影响 518
第三节臭氧浓度升高对作物.害虫.天敌三营养级的影响 519
一、臭氧浓度升高对植物抗虫信号和昆虫适合度的影响 519
二、臭氧浓度升高对农业病原媒介昆虫传毒的影响 520
三、臭氧浓度升高对三营养级化学联系和寄生蜂行为选择的影响 521
第四节气候变暖对作物.害虫.天敌三营养级互作的影响 522
一、气候变暖对昆虫生长发育与分布的影响 522
二、气候变暖对昆虫种间关系的影响 523
三、气候变暖对植物.害虫.天敌相互作用的改变 523
四、全球变暖的长期生态学效应 523
第五节总结与展望 524
参考文献 526
索引 531