從發(fā)芽生長(zhǎng)到開(kāi)花結(jié)實(shí)，植物要面對(duì)不同種群、日益頻繁的害蟲(chóng)侵襲，而過(guò)于活躍的防御反應(yīng)大量消耗物質(zhì)與能量，影響植物正常的生長(zhǎng)發(fā)育。那么，植物在生長(zhǎng)過(guò)程中是如何調(diào)節(jié)自己的抗蟲(chóng)反應(yīng)呢？已知?jiǎng)游锖腿嗽谝簧忻庖叻磻?yīng)由盛到衰，這一現(xiàn)象被稱為免疫衰老。一個(gè)有趣的問(wèn)題是，植物抗蟲(chóng)抗能力是否也會(huì)衰退呢？
中科院上海植物生理生態(tài)研究所陳曉亞院士課題組在一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)了植物抗蟲(chóng)反應(yīng)的這種時(shí)序性變化及調(diào)控機(jī)制。1月9日晚上6點(diǎn)，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然-通訊》。
茉莉素是最重要的植物抗蟲(chóng)激素。在正常情況下，茉莉素信號(hào)處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)植物遭受昆蟲(chóng)襲擊時(shí)，一類被稱為JAZ的蛋白迅速降解，釋放茉莉素信號(hào)從而激發(fā)抗蟲(chóng)反應(yīng)。陳曉亞、毛穎波領(lǐng)導(dǎo)的課題組分析了模式植物擬南芥在不同生長(zhǎng)期的抗蟲(chóng)能力，發(fā)現(xiàn)防御響應(yīng)由強(qiáng)變?nèi)�，但抗蟲(chóng)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？通過(guò)與該所王佳偉課題組合作，研究人員發(fā)現(xiàn)微小核酸miR156在茉莉素信號(hào)輸出過(guò)程中具有重要的調(diào)控作用。
毛穎波研究員解釋說(shuō)，miR156被稱為植物的年齡因子，其水平隨著植物的生長(zhǎng)穩(wěn)步下降，導(dǎo)致所靶向的SPL蛋白含量逐漸升高，促進(jìn)植物的成熟并最終進(jìn)入生殖期開(kāi)花結(jié)果。研究發(fā)現(xiàn)，SPL能夠與防御開(kāi)關(guān)蛋白JAZ結(jié)合并阻礙其降解，導(dǎo)致抗蟲(chóng)反應(yīng)弱化。既然植物在生長(zhǎng)過(guò)程中抗蟲(chóng)反應(yīng)呈衰減趨勢(shì)，又是什么使得成年期植物反而更加抗蟲(chóng)呢？俗話說(shuō)“姜是老的辣”，老植物可能積累更多的有生物活性防御化合物。這啟發(fā)了研究人員對(duì)擬南芥中的次生代謝物進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)抗蟲(chóng)成分（如芥子糖苷）的確隨著時(shí)間的推移而穩(wěn)定積累，不斷充實(shí)植物的組成性、持久性抗蟲(chóng)能力，從而彌補(bǔ)了抗蟲(chóng)激素信號(hào)的衰減。
“蟲(chóng)害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和林木保護(hù)的巨大威脅，不僅帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，大量使用農(nóng)藥還對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞。”陳曉亞表示，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)不僅揭示了植物精妙的抗蟲(chóng)機(jī)制，對(duì)設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理的害蟲(chóng)防治策略也具有重要的指導(dǎo)意義。
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