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科學網:科學家發現花外蜜腺如何幫助棉花防御害蟲

來源: 科學網 作者:李晨       訪問統計:       添加日期: 2020-03-02

葉蜜腺和無蜜腺的表型。李付廣供圖
蜜腺植物中GaNEC1的沉默。李付廣供圖
  花外蜜腺在被子植物100多個科中都有報道,其分泌的蜜汁可以作為食物吸引螞蟻等互惠動物來對抗食草性昆蟲,增加植物—互惠動物適應性。近日,國際期刊《植物生物技術》(Plant Biotechnology Journal)發表了中國農業科學院棉花研究所(以下簡稱中棉所)最新成果,發現亞洲棉中無蜜腺性狀在中國的傳播演化過程中受到強烈的選擇。
  論文通訊作者、中棉所研究員李付廣介紹,花外蜜腺對研究植物—動物互作及抗蟲育種具有重要意義,然而其在植物科學中的研究相對薄弱,被稱為“植物科學的睡美人”。
  該研究調查了棉屬27個種的葉片蜜腺,發現亞洲棉中無蜜腺性狀是由自然突變產生。進一步對有無葉蜜腺棉花材料進行染色體分化情況分析發現,無蜜腺性狀受到強烈的自然人工選擇作用。研究團隊推測,無蜜腺性狀更適合中國南方和長江流域的農業地理氣候。
  研究團隊通過精細定位將候選區間縮小到~96 kb,該區間包含3個基因,其中GaNEC1基因所編碼蛋白包含5個氨基酸刪除,該突變可能引起蛋白質三維結構改變,導致蛋白功能發生改變。該基因受到茉莉酸、茉莉酸抑制劑、乙烯、生長素及傷害誘導,在有蜜腺棉花品種中干涉該基因表達,蜜腺細胞的形態發生明顯變化,證實該基因參與調控棉花蜜腺發育。
  李付廣說,他們的研究在棉花間接防御害蟲的遺傳機制方面取得重要進展,揭示了蜜腺發育的關鍵調控基因,并構建蜜腺生長發育的調控網絡,發現苯丙烷代謝途徑可能在棉花間接防御過程中發揮重要作用,為研究植物—動物互作和利用蜜腺性狀育種奠定了基礎,對棉花抗蟲育種具有重要意義。
  相關論文信息:https://doi.org/10.1111/pbi.13366

 
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