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科研進(jìn)展
吳建強(qiáng)研究組在茉莉酸途徑調(diào)控植物抵御昆蟲(chóng)取食的研究中取得新進(jìn)展 文章來(lái)源:資源植物與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 | 發(fā)布時(shí)間:2016-03-30 | 作者:王蕾 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 蟲(chóng)害嚴(yán)重威脅糧食安全,為了控制蟲(chóng)害,每年要消耗數(shù)百萬(wàn)噸的殺蟲(chóng)劑。但是,幾乎所有殺蟲(chóng)劑都會(huì)危害生態(tài)系統(tǒng),大部分對(duì)人體有害,某些還會(huì)被富集在食物鏈中。植物在與昆蟲(chóng)長(zhǎng)期的共進(jìn)化過(guò)程中,進(jìn)化出了非常多樣而有效的自我防御機(jī)制。相對(duì)于野生植物,農(nóng)作物抗蟲(chóng)性低是由于在人工馴化和選育過(guò)程中往往只重視了產(chǎn)量和株型,而導(dǎo)致一些重要的抗蟲(chóng)基因丟失或者表達(dá)降低。因此,研究植物抵御昆蟲(chóng)機(jī)制,尋找有效的抗蟲(chóng)基因,通過(guò)育種或生物工程的手段調(diào)控這些基因的表達(dá),提高作物自身的抗蟲(chóng)性,是一種更加經(jīng)濟(jì)有效而且綠色環(huán)保的方式。植物激素茉莉酸在植物抗蟲(chóng)中起著非常重要的作用,昆蟲(chóng)取食會(huì)引起植物在短時(shí)間內(nèi)大量積累茉莉酸,茉莉酸在與異亮氨酸形成偶聯(lián)物(jasmonoyl-L-isoleucine, JA-Ile)后,將促使茉莉酸途徑的受體與其他多個(gè)蛋白形成受體復(fù)合物并調(diào)控下游抗蟲(chóng)相關(guān)基因的表達(dá)。 中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所吳建強(qiáng)研究組王蕾副研究員聯(lián)合該所植物化學(xué)與西部植物資源持續(xù)利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室韋堃副研究員近期在植物-昆蟲(chóng)相互作用研究的模式植物野生煙草(Nicotiana attenuata)中用病毒介導(dǎo)的基因沉默技術(shù)沉默了兩個(gè)JA-Ile羥基化酶基因后發(fā)現(xiàn):相比對(duì)照植物,沉默植物對(duì)廣食性昆蟲(chóng)斜紋夜蛾(Spodoptera litura)的抗性大大增加,而這是由于沉默植物中過(guò)量積累的JA-Ile導(dǎo)致重要的抗蟲(chóng)次生代謝物質(zhì)尼古丁、胰蛋白酶抑制劑以及二萜糖苷類化合物的含量大大上升;更重要的是:沉默JA-Ile羥基化酶基因后,植物的生長(zhǎng)發(fā)育并未受到影響。由于JA-Ile羥基化酶基因在陸地植物中普遍存在,該基因可以作為一個(gè)生物工程的靶基因,用于產(chǎn)生高抗蟲(chóng)而不影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的作物。該研究揭示了JA-Ile羥基化酶在植物抵御昆蟲(chóng)取食中的重要作用,為害蟲(chóng)的綠色防控提供了新的思路和方法。 目前,該研究結(jié)果以“COI1-Regulated Hydroxylation of Jasmonoyl?L?isoleucine Impairs Nicotiana attenuata’s Resistance to the Generalist Herbivore Spodoptera litura”為題在農(nóng)學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry發(fā)表。文章鏈接為http://pubsdc3.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jafc.5b06056。以上研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31201527,31470369),“作物病蟲(chóng)害的導(dǎo)向性防控-生物間信息流與行為操縱”戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(B類)(No.XDB11050200)等基金資助。 圖1 沉默了野生煙草中的JA-Ile羥基化酶基因后,野生煙草的抗蟲(chóng)性顯著增強(qiáng)
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