煙草在線據中國科學院網站報道 蟲害嚴重威脅糧食安全,為了控制蟲害,每年要消耗數百萬噸的殺蟲劑。但是,幾乎所有殺蟲劑都會危害生態系統,大部分對人體有害,某些還會被富集在食物鏈中。植物在與昆蟲長期的共進化過程中,進化出了非常多樣而有效的自我防御機制。相對于野生植物,農作物抗蟲性低是由于在人工馴化和選育過程中往往只重視了產量和株型,而導致一些重要的抗蟲基因丟失或者表達降低。因此,研究植物抵御昆蟲機制,尋找有效的抗蟲基因,通過育種或生物工程的手段調控這些基因的表達,提高作物自身的抗蟲性,是一種更加經濟有效而且綠色環保的方式。植物激素茉莉酸在植物抗蟲中起著非常重要的作用,昆蟲取食會引起植物在短時間內大量積累茉莉酸,茉莉酸在與異亮氨酸形成偶聯物(jasmonoyl-L-isoleucine, JA-Ile)后,將促使茉莉酸途徑的受體與其他多個蛋白形成受體復合物并調控下游抗蟲相關基因的表達。
中國科學院昆明植物研究所吳建強研究組副研究員王蕾聯合該所植物化學與西部植物資源持續利用國家重點實驗室副研究員韋堃近期在植物-昆蟲相互作用研究的模式植物野生煙草(Nicotiana attenuata)中用病毒介導的基因沉默技術沉默了兩個JA-Ile羥基化酶基因后發現:相比對照植物,沉默植物對廣食性昆蟲斜紋夜蛾(Spodoptera litura)的抗性大大增加,而這是由于沉默植物中過量積累的JA-Ile導致重要的抗蟲次生代謝物質尼古丁、胰蛋白酶抑制劑以及二萜糖苷類化合物的含量大大上升;更重要的是:沉默JA-Ile羥基化酶基因后,植物的生長發育并未受到影響。由于JA-Ile羥基化酶基因在陸地植物中普遍存在,該基因可以作為一個生物工程的靶基因,用于產生高抗蟲而不影響植物生長發育的作物。該研究揭示了JA-Ile羥基化酶在植物抵御昆蟲取食中的重要作用,為害蟲的綠色防控提供了新的思路和方法。
目前,該研究結果以COI1-Regulated Hydroxylation of Jasmonoyl Lisoleucine Impairs Nicotiana attenuata’s Resistance to the Generalist Herbivore Spodoptera litura 為題在農學期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry 發表。以上研究獲得國家自然科學基金項目(31201527,31470369)、“作物病蟲害的導向性防控-生物間信息流與行為操縱”戰略性先導科技專項(B類)(No.XDB11050200)等基金資助。
沉默了野生煙草中的JA-Ile羥基化酶基因后,野生煙草的抗蟲性顯著增強
篤行致遠 2024中國煙草行業發展觀察