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农学院王晓伟教授PNAS发文揭示昆虫唾液蛋白调控植物抗虫性的机制

编辑: 时间:2019-01-01 访问次数:65

近日,《美国科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)发表了浙江大学昆虫科学研究所王晓伟教授的题为“A salivary effector enables whitefly to feed on host plants by eliciting salicylic acid-signaling pathway”的研究论文(https://www.pnas.org/content/early/2018/12/19/1714990116),报道了他们历时6年潜心研究揭示的昆虫分泌唾液蛋白调控植物抗虫性的机制。

自然界中,植物会受到多种昆虫和病原菌的持续危害。植物在识别不同类型的侵害后,能够通过其复杂的植物激素系统启动相应的防御。然而,许多昆虫和病原菌能够分泌一些因子调控植物的防御系统,促进自身的生长。之前的研究表明,茉莉酸(jasmonic acid)途径是植物抗虫性状的一个主要参与者,而许多在韧皮部取食植物汁液的昆虫能够通过激活植物的水杨酸(salicylic acid)信号途径,从而抑制植物的茉莉酸途径和抗虫反应,但具体的分子机制却鲜为人知。

王晓伟课题组以重要农业害虫烟粉虱及其寄主植物烟草为研究对象,发现烟粉虱在刺吸植物汁液的过程中,分泌一种小分子量的唾液蛋白Bt56进入植物,激活植物的水杨酸信号途径,降低了植物对其的抗性。抑制烟粉虱的唾液蛋白Bt56导致烟粉虱存活和繁殖的显著下降。沉默Bt56基因的烟粉虱不能进行正常的取食,并丧失了激活植物水杨酸信号途径的能力。通过蛋白—蛋白互作实验,发现Bt56蛋白是通过与烟草中的一个转录因子(NTH202)在韧皮部互作,诱导水杨酸积累。进一步研究表明,入侵型烟粉虱与土著烟粉虱相比,其唾液腺中Bt56的表达量更高,因而更有利于其在植物上的存活。该研究揭示了昆虫唾液效应因子通过激活植物水杨酸信号途径促进昆虫存活和繁殖的机制,为抗虫育种提供了新的视角。

该研究是在王晓伟教授和刘树生教授的共同指导下完成的,昆虫所博士后徐红星为论文的第一作者,硕士研究生钱力鑫、王星伟、邵若玄和洪越参与了研究。本项研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和浙江省杰出青年科学基金的资助,通讯作者单位和第一作者单位均为浙江大学。

(昆虫所供稿)