植物在生长发育的整个过程中都会面临各种各样的生物胁迫,因此植物进化出复杂的防御系统保护自身免受伤害。植物防御系统可分为物理防御和化学防御,其中物理防御主要包括植物表面蜡质层、坚硬外壳、针刺以及表皮毛等特殊结构来直接应对病虫害的侵袭;而化学防御则通过一些化合物或者挥发性有机物来发挥相应的防御功能。在地上部分植物叶片成为病虫害的主要发生部位,表皮毛作为植物叶片与环境接触的第一道防线扮演着极其重要的角色。植物叶面上的表皮毛形态结构各异,如针状、钩状、扁平状、伞状和锚状等。结构各异的表皮毛常常影响着其功能。拟南芥表皮毛常作为研究细胞周期、细胞极性、细胞增大等方面的模型。然而,关于表皮毛形态结构的防御功能的研究少有报道。前期研究发现拟南芥叶面上的非腺体表皮毛底部形态与奶嘴结构相似,外力触碰时易在底部发生屈曲形变和应力集中,当力学触碰表皮毛分支顶部时,会引发底部支持细胞的Ca²⁺发生振荡以及细胞间质pH值升高。植物受到生物胁迫时,Ca²⁺浓度变化、pH值升高是植物启动防御反应的早期信号事件和基础。本研究利用转录组测序分析外力触碰表皮毛后叶片内基因转录水平变化;并检测叶片内防御相关化合物的含量以及基因表达情况;验证了触碰表皮毛可增强植物抗性。研究结果为了解其他植物非腺体表皮毛功能提供了参考依据,同时也为植物抗性机制提供了新的研究视角和思路。主要研究结果如下:1.利用转录组测序分析外力触碰拟南芥表皮毛后叶片内基因转录水平变化情况,结果显示:触碰表皮毛使叶片内防御相关基因的转录水平显著升高。2.利用DAB（二氨基联苯胺）染色检测过氧化氢的产生,发现外力触碰损伤表皮毛后,拟南芥、大豆以及玉米叶片上的表皮毛内都有过氧化氢产生;并且表皮毛损伤后拟南芥叶片内花青素含量增加、胼胝质发生累积。3.利用GUS染色对AtPDF1.2pro::GUS与AtMYB51pro::GUS植株进行检测,发现外力触碰损伤表皮毛后AtPDF1.2基因与AtMYB51基因在表皮毛及其周围表达。4.外力触碰损伤表皮毛后可抑制灰葡萄孢野生型菌株T4侵染拟南芥、花叶病毒SC-8在大豆植株内侵染和蔓延并增强拟南芥的抗虫性。