——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
許多植物在受到昆蟲(chóng)的啃食后,會(huì)合成蛋白酶抑制劑(protease inhibitor)。蛋白酶抑制劑能高水平的抑制害蟲(chóng)體內(nèi)的消化酶,被認(rèn)為是植物抵御害蟲(chóng)的一種重要的天然防御手段。昆蟲(chóng)的啃食會(huì)快速激活植物體內(nèi)的茉莉酸信號(hào)系統(tǒng),且目前大多分離到的蛋白酶抑制劑基因均受到茉莉酸的調(diào)控,因此,目前普遍的觀點(diǎn)是茉莉酸信號(hào)是調(diào)控蛋白酶抑制劑合成的主要的信號(hào)分子。然而,植物體內(nèi)是否存在別的信號(hào)調(diào)控的蛋白酶抑制劑仍然未知。
中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所功能基因組學(xué)與利用團(tuán)隊(duì)研究員吳勁松研究組以漸狹葉煙草為材料,綜合利用分子生物學(xué)、生物化學(xué)等多學(xué)科手段,發(fā)現(xiàn)一個(gè)輕微受茉莉酸信號(hào)調(diào)控,但是基本受到轉(zhuǎn)錄因子WRKY3及WRKY6調(diào)控的Kunitz型蛋白酶抑制劑基因NaKTI2。該基因編碼的蛋白具有典型的Kunitz型蛋白酶抑制劑的結(jié)構(gòu)域,且本式煙瞬時(shí)超表達(dá)的結(jié)果顯示它具有較高的蛋白酶抑制劑活性。該基因沉默后,植物上的害蟲(chóng)生長(zhǎng)得更好,存活率更高。
研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)植物受到害蟲(chóng)啃食時(shí),茉莉酸信號(hào)途徑被激活,其調(diào)控土豆II型家族的蛋白酶抑制劑基因NaPI的表達(dá);NaWRKY3和NaWRKY6兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子也被激活并調(diào)控Kunitz型蛋白酶抑制劑基因NaKTI2的表達(dá);NaKTI2和NaPI兩種不同類(lèi)型的蛋白酶抑制劑基因的大量表達(dá),共同提高蟲(chóng)害啃食后植物葉片的蛋白酶抑制劑的活性(見(jiàn)工作模型圖)。該研究揭示植物中基于胰蛋白酶抑制劑防御反應(yīng)調(diào)控的復(fù)雜性,為植物抵御害蟲(chóng)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。
相關(guān)研究成果以NaKTI2, a Kunitz trypsin inhibitor transcriptionally regulated by NaWRKY3 and NaWRKY6, is required for herbivore resistance in Nicotiana attenuata為題,在線(xiàn)發(fā)表在Plant Cell Reports上。云南大學(xué)和昆明植物所聯(lián)合培養(yǎng)的研究生殷敏為論文第一作者,吳勁松為論文通訊作者。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金等的資助。
昆蟲(chóng)啃食下植物調(diào)控蛋白酶抑制劑活性的工作模型
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