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　　 自然界中絕大部分植物通過光合作用自養(yǎng)生活，而有一類植物則是需要全部或者部分依賴于其他植物獲得營養(yǎng)和水分，這類植物被稱作寄生植物。目前，約有4500種寄生植物被發(fā)現(xiàn)，大約占開花植物的1%。寄生植物通過一種特殊的器官——吸器與寄主建立維管束的連接獲取無機(jī)鹽、水分和營養(yǎng)物質(zhì)等。此外，寄主中的次生代謝產(chǎn)物、mRNA、蛋白質(zhì)甚至病毒和類病毒等物質(zhì)也可轉(zhuǎn)運(yùn)到寄生植物中。

　　菟絲子是旋花科菟絲子屬的一年生專性莖寄生植物，萌發(fā)后必須寄生在寄主上才能生活。菟絲子通過吸器與寄主的維管組織連接形成物質(zhì)交流的通道。已有轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究表明，菟絲子和寄主在沒有任何生物或者非生物脅迫的狀態(tài)下已經(jīng)存在著上千個(gè)mRNA的交流，而且轉(zhuǎn)運(yùn)的mRNA可能作為一種長距離運(yùn)輸?shù)男盘?hào)發(fā)揮生物學(xué)功能。桃蚜作為一種廣食性的蚜蟲，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重大威脅，同時(shí)蚜蟲也是為數(shù)不多的可以取食菟絲子的刺吸式昆蟲之一（圖1A）。桃蚜在取食過程中，通過口器不但取食宿主韌皮部汁液，并且也向植物體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)多種蛋白、mRNA及病毒等大分子。 

　　目前，在菟絲子和寄主兩者之間的物質(zhì)和信號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)研究較多，尤其是mRNA的轉(zhuǎn)運(yùn)研究較為豐富。而在桃蚜、菟絲子及寄主構(gòu)成的三營養(yǎng)級(jí)互作體系里，桃蚜-菟絲子-寄主三者之間mRNA信息交流的研究還沒有報(bào)道。 

圖1 桃蚜取食菟絲子及桃蚜-菟絲子-黃瓜寄生體系 

　　中國科學(xué)院昆明植物研究所吳建強(qiáng)研究團(tuán)隊(duì)在建立菟絲子和寄主黃瓜寄生體系的基礎(chǔ)上，利用桃蚜取食菟絲子，從而對(duì)菟絲子進(jìn)行生物脅迫（圖1B），重點(diǎn)探究桃蚜-菟絲子-黃瓜葉和根之間mRNA的轉(zhuǎn)運(yùn)。研究利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)測(cè)序技術(shù)、生物信息學(xué)和生物化學(xué)與分子生物學(xué)等技術(shù)手段，首次解析了昆蟲-寄生植物-寄主植物三者之間跨界信息交流，尤其是mRNA的轉(zhuǎn)運(yùn)情況并取得以下研究結(jié)果： 

　　1. 桃蚜取食大大增強(qiáng)菟絲子和黃瓜之間mRNA的雙向轉(zhuǎn)運(yùn)，同時(shí)也有大量mRNA在菟絲子和桃蚜中進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)運(yùn)。有趣的是，有少量的mRNA通過菟絲子從黃瓜轉(zhuǎn)運(yùn)到桃蚜和從桃蚜轉(zhuǎn)運(yùn)到黃瓜的葉片及根，表明菟絲子可能能夠在一定程度上介導(dǎo)其寄主與蚜蟲的互作（圖2）。這是首次發(fā)現(xiàn)在昆蟲-寄生植物-寄主植物三者之間跨界的mRNA信息交流。 

圖2 桃蚜-菟絲子-黃瓜葉和根之間mRNA交流的模式圖 

　　2. 對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)的mRNA進(jìn)行特征分析，結(jié)果表明，長度較長和表達(dá)量較高的mRNA更傾向于被轉(zhuǎn)運(yùn)。轉(zhuǎn)運(yùn)的mRNA在受體物種的總mRNA中的占比較低，平均在0.04-1.30%左右。 

　　3. 菟絲子受到桃蚜取食脅迫之后，菟絲子和黃瓜葉中激素變化趨勢(shì)一致，表現(xiàn)為茉莉酸含量升高，水楊酸降低；而黃瓜根中茉莉酸含量降低，水楊酸含量升高。表明抗蟲性信號(hào)從菟絲子傳遞到黃瓜葉和根中，導(dǎo)致菟絲子、黃瓜葉和根對(duì)桃蚜取食產(chǎn)生了抗蟲響應(yīng)。此外，桃蚜取食脅迫在菟絲子中誘導(dǎo)的差異表達(dá)基因較少，而黃瓜葉和根中差異表達(dá)基因相對(duì)較多，說明在轉(zhuǎn)錄水平上寄主對(duì)菟絲子傳導(dǎo)的系統(tǒng)性信號(hào)的響應(yīng)要比菟絲子對(duì)桃蚜的響應(yīng)更強(qiáng)烈（如圖2）。 

　　基于以上研究結(jié)論，吳建強(qiáng)團(tuán)隊(duì)提出昆蟲-寄生植物-寄主植物三者之間跨界mRNA交流的觀點(diǎn)。文章以“Inter-species mRNA transfer among green peach aphids, dodder parasites, and cucumber host plants”為題發(fā)表在Plant Diversity上，中科院昆明植物研究所博士后宋娟和碩士研究生卞金鴿為文章共同第一作者，吳建強(qiáng)研究員為通訊作者。本研究得到中國博士后面上項(xiàng)目（2020M673314和2020M673315）和云南省博士后定向項(xiàng)目的支持。 

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