本文由Sergio Rasmann和Kailen A. Mooney共同撰写。Sergio Rasmann是瑞士纳沙泰尔大学（University of Neuchâtel）生物学研究所的助理教授，研究方向涵盖植物-节肢动物-微生物相互作用的生态与进化。Kailen A. Mooney是美国加州大学欧文分校（University of California, Irvine）生态与进化生物学系的副教授，同时也是落基山生物实验室的研究科学家，专注于多营养级相互作用的进化生态学。
本文发表于2016年2月8日，刊登在Current Opinion in Insect Science期刊上，是该期刊2016年第14卷的编辑综述。
本文的主题是植物-昆虫相互作用的生态学研究，涵盖了从基因到生态系统的多层次研究进展。传统的植物-昆虫相互作用研究主要依赖于描述性和行为学方法，而近年来，代谢组学、分子生物学和计算技术的进步为这一领域带来了新的研究工具和方法。这些工具包括生态基因组学、现代系统发育分析、高通量代谢组学、微生物生态学以及大规模数据集和元分析（meta-analysis）的整合。通过这些工具，研究者能够从更综合和更机制的层面回答植物-昆虫相互作用的核心问题。
植物-昆虫相互作用的基因组学研究
本文首先介绍了基因组学工具在研究植食性昆虫进化中的应用。以果蝇（Drosophila）和拟南芥（Arabidopsis）为模型，研究者可以通过比较基因组学、转录组研究、全基因组关联分析（GWAS）、实验进化和突变筛选等方法，系统地鉴定与植食性相关的基因。这些工具不仅有助于理解昆虫与植物的共进化机制，还为基因编辑、基因表达和行为实验提供了基础。
植物次生代谢物的多样性及其生态影响
植物次生代谢物（plant secondary metabolites）在植物-昆虫相互作用中扮演着重要角色。本文强调了代谢组学工具在研究植物次生代谢物多样性及其对高营养级影响中的应用。通过分子、遗传和代谢组学方法，研究者可以揭示植物次生代谢物如何通过生理机制影响生态相互作用，进而影响生态群落结构和生态系统服务。
植物激素在植物-昆虫相互作用中的作用
本文详细讨论了植物激素茉莉酸（jasmonic acid, JA）在植物防御昆虫侵害中的核心作用。JA信号通路的解析不仅推动了植物-昆虫相互作用的机制研究，还为跨领域研究提供了桥梁。JA介导的植物响应不仅影响植物与昆虫的相互作用，还涉及多个营养级之间的竞争和捕食关系，从而塑造自然群落的结构。
昆虫对植物防御化学物质的适应机制
本文探讨了昆虫如何通过耐受策略应对植物毒素。某些昆虫通过特定的酶增强毒素的生物活性，从而适应植物的化学防御。这些分子机制的研究不仅揭示了毒素在食物网动态中的重要性，还为非转基因昆虫基因表达调控提供了新的视角。
多营养级视角下的植物-昆虫相互作用
本文强调，植物-昆虫相互作用的研究不应局限于双营养级（植物-昆虫）的视角，而应扩展到多营养级食物网。例如，植物性状如何通过间接防御机制影响捕食者的行为，以及昆虫如何通过行为适应（如反捕食策略、自我治疗和逃避动态植物防御）在多营养级相互作用中发挥作用。
植物表型可塑性与遗传变异的作用
本文还讨论了植物表型可塑性和遗传变异在多营养级群落结构中的作用。植物在受到昆虫侵害后产生的化学和物理变化不仅影响高营养级群落的多样性和结构，还可能反馈影响植物的进化。
植物多样性对高营养级群落的影响
本文指出，植物多样性对高营养级群落的影响机制仍存在许多未解之谜。未来的研究需要整合自下而上（bottom-up）和自上而下（top-down）的力量，以揭示植物多样性如何驱动群落和物种相互作用的多样性。
栖息地边缘对昆虫多样性的影响
本文还探讨了栖息地边缘对昆虫多样性的影响。研究表明，栖息地边缘的物种响应不仅涉及资源的变化，还涉及多营养级食物网的级联效应。这些效应可能进一步影响进化过程。
生态梯度在植物-昆虫相互作用研究中的应用
本文最后强调了生态梯度在研究植物-昆虫相互作用中的重要性。通过利用自然生态梯度，研究者可以探讨植物和昆虫性状的自然变异和局部适应，以及它们在空间多样化景观中的相互作用。
本文通过综述植物-昆虫相互作用领域的最新研究进展，展示了从基因到生态系统的多层次研究方法。这些研究不仅深化了我们对植物-昆虫相互作用机制的理解，还为生态学和进化生物学提供了新的研究工具和视角。此外，本文强调了跨学科研究的重要性，呼吁未来的研究在保持经典生态理论的基础上，进一步整合多层次的研究方法，以推动植物-昆虫相互作用研究的全面发展。
通过这篇综述，读者可以全面了解植物-昆虫相互作用领域的最新研究进展和未来发展方向，为相关领域的研究者提供了重要的参考和启示。