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上海生科院發(fā)現(xiàn)植物抗蟲調(diào)控新機(jī)制

http://www.www.kstxie.cn 2017-01-16 來源：中國科學(xué)院網(wǎng)站作者：發(fā)表評(píng)論(0)

　　植物固著生長，演化出多種防御策略來抵御病蟲害，適應(yīng)干旱、高溫等環(huán)境變化。許多昆蟲以植物為食，蟲害給農(nóng)作物生產(chǎn)帶來巨大損失。然而過于活躍的防御反應(yīng)大量消耗能量，影響植物正常的生長及繁衍。因此，生長和防御是一個(gè)相互制約、此消彼長的動(dòng)態(tài)過程。植物從發(fā)芽、生長到開花結(jié)實(shí)，可能遭遇不同種群不同密度的昆蟲侵襲。已知免疫衰老在動(dòng)物界普遍存在，即動(dòng)物在一生中免疫反應(yīng)經(jīng)歷了由旺盛到衰退的過程。一個(gè)重要的問題是，植物的抗蟲能力是否受到生長發(fā)育的影響，是否存在類似的免疫衰老現(xiàn)象？

　　1月9日，《自然-通訊》（Nature Communications）雜志發(fā)表了中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所陳曉亞、毛穎波研究團(tuán)隊(duì)題為Jasmonate response decay and defense metabolite accumulation contributes to age-regulated dynamics of plant insect resistance（《茉莉素響應(yīng)衰減和植保素積累調(diào)控植物抗蟲性的動(dòng)態(tài)變化》）的研究論文，報(bào)道了植物抗蟲防御反應(yīng)時(shí)序性變化及調(diào)控機(jī)制。

　　茉莉素是植物抵御昆蟲取食的重要激素。作者發(fā)現(xiàn)，在模式植物擬南芥成長過程中，茉莉素信號(hào)由強(qiáng)變?nèi)酰瓜x性卻由弱變強(qiáng)。這種相反相成的抗性變化是如何調(diào)控的呢？毛穎波與王佳偉合作，發(fā)現(xiàn)微小核酸miR156影響植物中的茉莉素信號(hào)輸出和抗蟲反應(yīng)。已知miR156靶向的SPL是控制植物從幼年期向成年期過渡的關(guān)鍵因子。隨著植物的生長miR156水平降低，SPL含量逐漸升高，促進(jìn)進(jìn)入生殖生長期，開花結(jié)果。該研究發(fā)現(xiàn)，SPL能夠與JA途徑信號(hào)的多個(gè)JAZ蛋白結(jié)合，阻礙JAZ的泛素化降解，導(dǎo)致JA信號(hào)與抗蟲反應(yīng)衰減。同時(shí)，具有抗蟲作用的次生代謝化合物（如芥子糖苷）卻隨著植物的生長而積累，不斷充實(shí)植物的組成性抗蟲能力。

　　該研究揭示了植物抗蟲防御能力動(dòng)態(tài)變化的一個(gè)重要規(guī)律。植物在幼年期次生代謝成分含量很低，抗蟲反應(yīng)依賴于快速靈敏的茉莉素信號(hào)途徑。隨著植物的生長，一方面年齡因子miR156-SPL逐漸削弱茉莉素信號(hào)，另一方面防御化合物不斷積累，漸漸成為植物抗蟲的主要手段。這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了植物精妙的抗蟲機(jī)制，對(duì)設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理的農(nóng)田及森林蟲害防治策略也具有重要的指導(dǎo)意義。

　　該研究得到中科院先導(dǎo)專項(xiàng)、國家基金委、轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。

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