Wiederaufbau des "Immunsystems" von Nutzpflanzen im Angesicht des Klimawandels - Neueste Forschungsergebnisse des Teams von Professor Duan von der Landwirtschaftlichen Universität Nanjing gewinnen den Bioland SCI Paper Award!

Angesichts des fortschreitenden globalen Klimawandels und des stetigen Anstiegs der atmosphärischen CO₂-Konzentration steht die Landwirtschaft vor beispiellosen Herausforderungen. Die Wachstumsbedingungen von Nutzpflanzen, das Auftreten von Schädlingen und die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Insekten verändern sich grundlegend. Vor diesem Hintergrund ist die Stärkung der pflanzeneigenen Abwehrkräfte und der Aufbau eines umweltfreundlichen und nachhaltigen Schädlings- und Krankheitsbekämpfungssystems zu einem wichtigen Forschungsschwerpunkt im Pflanzenschutz geworden.

Kürzlich veröffentlichte das Team von Professor Duan vom College für Pflanzenschutz der Landwirtschaftlichen Universität Nanjing seine neuesten Forschungsergebnisse in der international renommierten Fachzeitschrift Plant, Cell & Environment: Exogene Inhibitoren erhöhen die Pflanzenresistenz gegen Reiszikaden durch die Förderung des Phenylpropanoid-Stoffwechselwegs unter erhöhtem CO₂-Gehalt.Diese Studie enthüllt systematisch den molekularen Mechanismus der Steigerung der Reisresistenz gegen braune Zikaden durch Regulierung des Phenylpropanoid-Stoffwechselwegs unter erhöhten CO₂-Bedingungen und liefert damit eine wichtige wissenschaftliche Grundlage für die Bewältigung des zukünftigen Klimawandels.

🏆 Dieses Forschungsergebnis hat den Preis gewonnen Bioland SCI Paper Awardund demonstriert damit vollumfänglich seinen akademischen Wert und seine Anwendungsmöglichkeiten.

01 Forschungshighlights

Forschungshintergrund | Schädlings- und Krankheitsprobleme werden im Zeitalter hoher CO₂-Emissionen "verstärkt"

In den letzten Jahren ist die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre von 280 ppm vor der Industriellen Revolution auf über 420 ppm angestiegen und wird voraussichtlich bis zum Ende dieses Jahrhunderts 700 ppm überschreiten. Zahlreiche Studien haben Folgendes gezeigt:
🌿 Hohe CO₂-Konzentrationen können die Photosynthese von Nutzpflanzen fördern
⚖ Gleichzeitig führt dies zu einem Ungleichgewicht im Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnis
🐜 Die Nahrungsaufnahme von stechend-saugenden Schädlingen (wie z. B. braunen Zikaden) nimmt zu
❗ Die Insektenresistenz von Nutzpflanzen nimmt stattdessen ab

Insbesondere in der Reisbraunes ZikadensystemUnter Bedingungen mit hohem CO₂-Gehalt haben sich die Schäden deutlich erhöht, was die Ernährungssicherheit ernsthaft gefährdet.

👉 Das bedeutet, dass die traditionelle Präventions- und Kontrolllogik nicht mehr an die zukünftigen landwirtschaftlichen Gegebenheiten angepasst werden kann und wir beim eigenen Abwehrmechanismus der Pflanzen ansetzen müssen.

Forschungsidee | Ausgehend von der Hemmung von Enzymen zum Wiederaufbau des Pflanzenabwehrsystems

Das Team von Professor Duan konzentrierte sich in seiner Forschung auf einen wichtigen Stoffwechselweg in Pflanzen – den Phenylpropanoid-Stoffwechselweg. Dieser Stoffwechselweg ist eine wichtige Quelle für Pflanzen zur Synthese verschiedener Abwehrstoffe, darunter:
• Phenolsäuren
• Lignin
• Flavonoide
• Antioxidantien

Das Forschungsteam führte auf innovative Weise zwei niedermolekulare Inhibitoren ein:

👉 Durch die „Hemmung von Schlüsselenzymen → Änderung der Stoffwechselrichtung“ veranlasste das Team die Pflanzen, mehr Substanzen mit insektenresistenter Wirkung zu synthetisieren.

Zentrale Erkenntnis 1 | Die Abwehrreaktion wird unter hohem CO₂-Gehalt deutlich verstärkt

Die Studie untersuchte zwei Bedingungen in einer simulierten Umgebung:
🌿 Normaler CO₂-Gehalt (400 ppm)
🌿 Erhöhter CO₂-Gehalt (800 ppm)

Die Ergebnisse zeigten Folgendes:
✅ Unter hohen CO₂-Bedingungen
✅ Nach der Behandlung mit PA und MDCA
✅ Die Abwehrreaktion im Reis wurde signifikant verstärkt

Manifestiert als:
• Ansammlung einer großen Menge an ROS (reaktiven Sauerstoffspezies)
• Schnelle Aktivierung von Abwehrsignalen
• „Verstärkte Aktivierung“ insektenresistenter Stoffwechselwege

Dies deutet darauf hin, dass ein hoher CO₂-Gehalt nicht einfach die "Resistenz schwächt", sondern durch angemessene Regulierung in einen Verteidigungsvorteil umgewandelt werden kann.

Zentrales Ergebnis 2 | Wichtige insektenresistente Substanzen erhöhen signifikant

Die Studie wies zudem eine Vielzahl von Phenolsäuren mit insektenabweisender Wirkung nach und stellte fest, dass deren Konzentrationen nach der Behandlung signifikant anstiegen:
• Vanillinsäure
• Gallussäure
• Protocatechusäure
• Pyrocatechusäure

📈 Unter hohen CO₂-Konzentrationen war der Anstieg des Gehalts der oben genannten Substanzen besonders deutlich.

Diese Substanzen haben sich als wirksam erwiesen:
• Besitzen eine starke Fraßhemmwirkung
• Hemmung des Fressverhaltens von Braunen Reiszikaden
• ihre Überlebensrate deutlich verringern

👉 Sie sind wichtige Bestandteile des "natürlichen Abwehrsystems" des Reises.

Zentrale Erkenntnis 3 | Aufbau einer vollständigen Beweiskette vom Verhalten zu den Molekülen

Diese Studie beschränkt sich nicht nur auf die „Phänomenebene“, sondern konstruiert auch ein vollständiges, mehrschichtiges Verifikationssystem:
🔬Verhaltensebene: Elektropenetrographie (EPG) zeigte, dass die Fresszeit der braunen Reiszikaden signifikant verkürzt war.
🧬Physiologisches Niveau: Die ROS- und PAL-Aktivitäten waren signifikant erhöht, und die Expression von Abwehrgenen war verstärkt.
🧪Biochemische Ebene: Die Aktivität der Schädlingsentgiftungsenzyme war erhöht, was auf einen deutlichen physiologischen Stress hinweist.
🧠Molekulare Ebene: Molekulares Docking bestätigte, dass Phenolsäuren direkt auf wichtige Entgiftungsenzyme von Schädlingen einwirken können.

👉 Multidimensionale Evidenz beweist gemeinsam, dass dieser Abwehrmechanismus real, stabil und reproduzierbar ist.

Hinter den wissenschaftlichen Erfolgen: Ein doppelter Erfolg für das Team und die Marke.
• Professor Duan von der Landwirtschaftlichen Universität Nanjing
• Verwendetes Produkt: 96-Well-Platte (Kat.-Nr.: PCR001-96)
• Eingereicht bei der Zeitschrift: Pflanze, Zelle & Umwelt
• Einflussfaktor: IF = 6,3
• Auszeichnung erhalten: 1000 JD.com-Geschenkkarte