近日，我院林木遗传育种团队何方老师课题组在植物科学领域国际今典期刊《Journal of Experimental Botany》（《实验植物学杂志》，中科院一区，5IF = 6.8）上发表了题为“过表达泛素E3连接酶基因PtrRZFP1增强杨树对广食性昆虫的抗性”的封面论文。该研究系统阐释了PtrRZFP1基因在杨树抵御害虫侵袭中的核心作用与多重机制，是林木抗虫分子机理研究的又一重大突破，为利用基因工程培育高抗虫性杨树新品种奠定了坚实的理论基础。

杨树作为重要的用材和生态树种，其人工林常因品种单一而面临严重的虫害威胁。传统防治依赖化学农药，带来环境与安全风险。因此，挖掘树木自身抗虫基因、阐明其作用机制，是实现林木绿色、可持续抗虫治理的根本途径。本研究聚焦于杨树中的一个RING锌指蛋白家族基因PtrRZFP1。团队发现，该基因可被昆虫取食、机械伤害及茉莉酸甲酯显著诱导表达。通过遗传转化技术，研究团队创制了过表达和抑制表达PtrRZFP1的杨树材料。抗虫表型分析表明，过表达该基因能显著增强杨树对两种重大农业害虫——东方黏虫和草地贪夜蛾的抵抗能力；反之，抑制该基因则使杨树更易受害虫侵害。

研究深入揭示了PtrRZFP1基因“多管齐下”的抗虫机制：

1. 提升基础防御状态：PtrRZFP1能正调控杨树叶片表面温度与光合电子传递速率，在遭受虫害时维持更好的生理状态。

2. 激活防御物质合成：该基因可上调脱落酸、茉莉酸、水杨酸等多种防御激素以及木质素在叶片中的含量，构筑起化学与物理的双重屏障。

3. 调控关键防御通路：转录组分析表明，PtrRZFP1能激活木质素生物合成和茉莉酸信号通路，从而系统性地增强抗虫响应。

4. 介导蛋白互作网络：在蛋白质水平，PtrRZFP1可能与多种生物胁迫响应蛋白互作，协调复杂的杨树-昆虫互作过程。

该项研究首次全面解析了PtrRZFP1这一泛素E3连接酶在林木抗虫中的核心枢纽功能，揭示了其从生理调控到分子网络的多层面作用，为理解树木如何整合复杂信号以应对生物胁迫提供了新见解。

值得一提的是，我院团队在杨树抗虫分子机制领域已形成系列成果。2025年，团队在《The Plant Journal》上发表的另一项研究，揭示了相关的PtrRZFP4-PtrJAZ2模块如何精准调控茉莉酸信号，以差异化应对不同食性昆虫的进攻。这些连续、系统的突破性工作，彰显了我院在林学基础前沿研究领域的深厚积累与创新能力。

本研究论文以四川农业大学为第一完成单位，我院研究生唐嘉瑶、杨鹏、李豪为共同第一作者，林恬恬副教授和何方副教授为共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划、四川天府峨眉计划等项目的资助。

原文链接：https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erag081/8482635