本網(wǎng)訊  近日，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院作物抗逆育種與減災(zāi)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室李培金教授團(tuán)隊(duì)在期刊Plant, Cell & Environment（PCE）上發(fā)表了題為 “Inactivation of RPX1 in Arabidopsis confers resistance to Plutella xylostella through the accumulation of the homoterpene DMNT”的研究論文。該研究揭示了eIF4E家族的新型帽子結(jié)合蛋白RPX1 （resistance to Plutella xylostella）參與擬南芥抵御十字花科害蟲(chóng)小菜蛾侵食的分子機(jī)制。

 

　　蟲(chóng)害對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)有嚴(yán)重影響。小菜蛾是一種廣泛分布的鱗翅目害蟲(chóng)，主要以花椰菜和卷心菜等十字花科作物為食，爆發(fā)頻率高，常給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此，發(fā)掘抗蟲(chóng)基因，構(gòu)建抗性種質(zhì)具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。

 

　　在與害蟲(chóng)的長(zhǎng)期的“競(jìng)賽和對(duì)抗”中，植物已經(jīng)進(jìn)化出形式多樣的能力來(lái)對(duì)抗蟲(chóng)害。在受到侵害時(shí)，植物能合成一系列的揮發(fā)性防御性代謝物，形成直接或間接防御，其中包括萜烯類(lèi)化合物如（3E）-4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯（DMNT）和（E,E）-4,8,12-三甲基-1,3,7,11-十三碳四烯（TMTT）。在之前的研究中，李培金教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，DMNT通過(guò)破壞昆蟲(chóng)中腸的圍食膜結(jié)構(gòu)（PM），在直接殺死小菜蛾幼蟲(chóng)方面發(fā)揮了重要作用（eLife 2021, DOI: 10.7554/eLife.63938）。但DMNT生物合成關(guān)鍵基因的調(diào)控研究有待進(jìn)一步深入。

 

　　研究發(fā)現(xiàn)，RPX1突變導(dǎo)致了DMNT合成關(guān)鍵基因PEN1表達(dá)水平升高和DMNT積累，提高了植物對(duì)害蟲(chóng)的抗性。強(qiáng)制性飼喂實(shí)驗(yàn)顯示，rpx1突變體能導(dǎo)致小菜蛾中腸圍食膜結(jié)構(gòu)（PM）被破壞，說(shuō)明突變體中DMNT的積累是導(dǎo)致害蟲(chóng)排斥性和死亡率提高的重要因素之一。同時(shí)，同位素2H標(biāo)記的DMNT-2H運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)證實(shí)DMNT在根中合成，并且運(yùn)輸?shù)降厣喜糠职l(fā)揮殺蟲(chóng)作用。在小菜蛾侵害24小時(shí)后，Col-0和rpx1突變體中JA和SA的含量均有增加但變化程度不同，說(shuō)明JA和SA可能也在rpx1對(duì)小菜蛾的抗性中也發(fā)揮著重要作用。此外，小菜蛾侵害能引起RPX1-GFP降解，可能進(jìn)而使植物產(chǎn)生抗蟲(chóng)性。更為重要的是，rpx1突變對(duì)植物種子產(chǎn)量沒(méi)有顯著負(fù)面影響，為后期利用基因編輯技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用RPX1基因，開(kāi)展植物抗蟲(chóng)分子育種的工作提供了一條可能途徑。

 

　　生命科學(xué)學(xué)院博士生陳紅億、陳晨、黃世界和趙孟潔為論文共同第一作者，李培金教授為通訊作者，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)為該論文第一通訊單位。這項(xiàng)研究工作得到了安徽省重大科技專(zhuān)項(xiàng)和國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

 

　　論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14528