当前,农业生产中作物病虫害的管控主要依赖化学农药,但是化学农药残留量大,不仅带来了严重的环境问题,也给非靶标生物以及农产品质量造成严重威胁。因此,开展和利用生物防治显得尤为迫切,借助土壤动物蚯蚓的生态服务功能来促进植物生长,抑制病虫害的发生,已在促进生态农业生产中表现出巨大的调控潜力。已有的研究表明板蚓及其堆肥产物能够调节植物生长及抗虫性,但它们对植物抗虫性的影响机制尚未明确。本研究首先运用整合分析对有关蚯蚓影响植物生长及其抗虫性的研究进行分析,评估蚯蚓作用的方向和大小,并探索生物因子对蚯蚓作用的影响。其次,以“板蚓-番茄-西花蓟马”的室内调控实验,探索蚯蚓不同生态类型(表-内层种皮质远盲蚓,Amyntehascortics和内-深层种威廉腔环蚓,Metaphire guillemi)对番茄抗虫性的影响机制。最后,通过两个室内调控实验,探索在根结线类胁迫下,表层种蚯蚓(赤子爱胜蚓,Eisenia foetida)作用后的蚯蚓堆肥对番茄地上和地下部植食者的防御反应。研究结果将有助于揭示土壤动物对植物生长及其抗虫性的影响机制,并且为指导环境友好型生态农业的整体虫害防治提供建议。主要结果如下:1、整合分析表明:在植食者作用下,蚯蚓总体上分别提高了植物生物量和养分含量20%和11%。蚯蚓未影响植物对咀嚼式植食者的抗性,显著降低了植物对韧皮部刺吸式植食者的抗性22%(p<0.001),增加了对细胞锉吸式植食者的抗性34%(p<0.001),其中蚯蚓影响下植物对食根线虫和西花蓟马的抗性分别增加了 11%和81%。当蚯蚓有多物种、混合生态类型及高密度时,蚯蚓显著影响了植物对韧皮部刺吸式植食者的抗性(p<0.05)。2、在“蚯蚓-番茄-西花蓟马”的实验中,非参数多元方差分析(PERMANOVA)表明,蚯蚓显著改变了土壤理化性质(p=0.001),并影响了番茄叶片的化学组成。在西花蓟马胁迫下,蚯蚓显著增加了番茄叶片中防御化合物茉莉酸(p<0.05)和总酚(p<0.01)的浓度,这两类化合物和西花蓟马种群数量呈负相关(P<0.05)。另外,接种单一蚯蚓(Amynthas cortices)比同时接种两种蚯蚓(Amynthas cortices和Metaphire guillelmi)促进番茄叶片合成更多的防御物质,相对较少的营养物质,反之亦然。3、在“蚯蚓堆肥-番茄品种-根结线虫”的实验中,与无机肥相比,在线虫侵染后第14天和30天,蚯蚓堆肥分别降低了感虫和抗虫品种的根结数量77%和42%,59%和46%。蚯蚓堆肥增加了根系防御物质总酚及其相关代谢合成基因的表达(p<0.05)。另外,土壤理化性质特别是pH、根系初级代谢(C/N)、次级防御代谢(总酚)均和根结数量呈负相关。土壤微生物活性、pH、生长素IAA浓度均和番茄根系防御物质总酚含量呈正相关(p<0.05)。4、在“蚯蚓堆肥-番茄基因型-根结线虫”实验中,与无机肥相比,蚯蚓堆肥显著影响土壤pH、无机氮、速效磷、微生物生物量碳和氮(p<0.05)含量,增加番茄地上部生物量。蚯蚓堆肥提高野生型和茉莉酸过量表达基因型番茄叶片茉莉酸含量,上调蛋白酶抑制剂基因的表达,但降低了PAL基因表达以及叶片水杨酸浓度。相反,茉莉酸合成缺失基因型番茄叶片茉莉酸浓度很低,蚯蚓堆肥明显增加了叶片水杨酸含量,而且上调了WRKY70转录水平,抑制了茉莉酸介导的防御反应。最后,结构方程模型表明,施肥介导的土壤理化性质显著影响了叶片营养状况、化学防御化合物以及防御反应基因的表达,最终抑制了地上部咀嚼性害虫的体重增加量。总之,整合分析表明在植食者胁迫下,蚯蚓能够促进植物生长,调节植物抗虫性。盆栽实验表明了不同生态型蚯蚓通过调节土壤理化性质、植物生长和化学防御分配,进而抑制了地上部西花蓟马的种群数量。在此基础上,盆栽实验阐明了蚯蚓堆肥通过影响土壤性质等调节番茄根系和叶片防御反应,且蚯蚓堆肥对感虫品种的抗虫性促进效果尤为明显。在茉莉酸过量表达型番茄中,蚯蚓堆肥主要促进了茉莉酸介导的防御反应,而在茉莉酸合成缺陷型番茄中,蚯蚓堆肥则促进了水杨酸介导的防御反应。本研究将有助于发掘土壤动物在植物-植食者相互作用中的调控功能,为指导病虫害综合管理和促进生态农业发展提供参考依据。