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　　昆蟲和動物通過分泌胰蛋白酶來消化食物，從而能夠吸收重要的營養(yǎng)物質(zhì)-蛋白質(zhì)。很多植物受到啃食的時候，特別是茄科植物和豆科植物，會積累高水平的胰蛋白酶抑制劑活性來抵御昆蟲和食草動物。這些高水平的胰蛋白酶抑制劑活性是來自一個，還是多個基因編碼的蛋白？這些蛋白基因的調(diào)控方式是否一樣？如果不一樣，有哪些調(diào)控方式？這些都是植物抗蟲領(lǐng)域的重要科學(xué)問題。

　　中國科學(xué)院昆明植物研究所植物次生代謝分子調(diào)控專題攻關(guān)組以漸狹葉煙草為模式，結(jié)合了轉(zhuǎn)錄組分析、基因沉默和超表達(dá)、以及蛋白活性研究手段，在2021年發(fā)現(xiàn)了一個Kunitz型的胰蛋白酶抑制基因NaKTI2（Yin et al., 2021 Plant Cell Reports）。今年又發(fā)現(xiàn)了一個新的Kunitz型的胰蛋白酶抑制劑基因NaMLP。 

　　昆明植物園扶荔宮中的明星植物神秘果樹以其果實中能合成一種特殊的蛋白質(zhì)-神秘果素（miraculin）而聞名。吃了神秘果半小時到兩小時內(nèi)，舌頭上的敏酸味蕾暫時被神秘果素抑制，而對甜味敏感的味蕾感受器卻活躍起來，這時再吃酸性水果，只會感受到甜味。20世紀(jì)60年代，周恩來總理訪問西非時，加納共和國的領(lǐng)導(dǎo)人把神秘果樹作為禮物贈與總理。研究人員注意到NaMLP這個基因是因為它的表達(dá)能被昆蟲的口水和鏈格孢菌的感染高水平的誘導(dǎo)，而且這個基因編碼的蛋白和神秘果素有較高的氨基酸序列相似性，因此它被命名為類似神秘果素蛋白（NaMLP；miraculin-like protein）。  

　　研究人員進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，盡管NaMLP蛋白的氨基酸序列和已知的Kunitz型胰蛋白酶抑制劑的序列相似性較低，但是它具有已知Kunitz型胰蛋白酶抑制劑的功能結(jié)構(gòu)域。它有可能和神秘果素蛋白類似，可以不可逆地和一些受體或酶結(jié)合。NaMLP基因沉默后，研究人員發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲性降低，同時胰蛋白酶抑制劑活性也顯著性降低了。接著，研究人員又創(chuàng)制了NaMLP穩(wěn)定超表達(dá)的植物，發(fā)現(xiàn)其抗蟲性增強，而且蛋白粗提液中胰蛋白酶抑制劑活性也顯著性增強了。這些實驗均證明了NaMLP編碼的蛋白具有胰蛋白酶抑制劑活性，是植物抗蟲的重要基因。很有意思的是，和前面發(fā)現(xiàn)的NaKTI2不同，NaKTI2的表達(dá)依賴于轉(zhuǎn)錄因子WRKY3和WRKY6，而NaMLP受到的是茉莉酸和乙烯信號的協(xié)同誘導(dǎo)。 

　　研究人員系統(tǒng)的工作證明了植物受到昆蟲啃食后，會激活不同的信號系統(tǒng)，上調(diào)了不同的胰蛋白酶抑制劑編碼基因，如：JA控制的NaPI，WRKY3調(diào)控的NaKTI2，以及茉莉酸和乙烯協(xié)同調(diào)控的NaMLP（見下圖）。在生化與分子生物學(xué)水平上，揭示了基于胰蛋白酶抑制劑的抗蟲反應(yīng)的復(fù)雜性，編碼胰蛋白酶抑制劑基因的多樣性，以及調(diào)控的多樣性，從而豐富了植物抗蟲反應(yīng)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。 

　　研究成果以NaMLP, a new identified Kunitz trypsin inhibitor regulated synergistically by JA and ethylene, confers Spodoptera litura resistance in Nicotiana attenuata為題，在線發(fā)表于植物的經(jīng)典期刊Plant Cell Reports。博士研究生楊茂和程俊斌為本論文的共同一作，通訊作者是吳勁松研究員。該論文得到了自然科學(xué)基金（31670262）等資助。 

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