從發(fā)芽生長到開花結(jié)實，植物要面對不同種群、日益頻繁的害蟲侵襲，而過于活躍的防御反應(yīng)大量消耗物質(zhì)與能量，影響植物正常的生長發(fā)育。那么，植物在生長過程中是如何調(diào)節(jié)自己的抗蟲反應(yīng)呢？已知動物和人在一生中免疫反應(yīng)由盛到衰，這一現(xiàn)象被稱為免疫衰老。一個有趣的問題是，植物抗蟲抗能力是否也會衰退呢？
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研究中發(fā)現(xiàn)了植物抗蟲反應(yīng)的這種時序性變化及調(diào)控機(jī)制。1月9日晚上6點，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激素。在正常情況下，茉莉素信號處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)植物遭受昆蟲襲擊時，一類被稱為JAZ的蛋白迅速降解，釋放茉莉素信號從而激發(fā)抗蟲反應(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期的抗蟲能力，發(fā)現(xiàn)防御響應(yīng)由強變?nèi)酰瓜x性卻由弱變強。這種相反相成的抗性變化是如何調(diào)控的呢？通過與該所王佳偉課題組合作，研究人員發(fā)現(xiàn)微小核酸miR156在茉莉素信號輸出過程中具有重要的調(diào)控作用。
毛穎波研究員解釋說，miR156被稱為植物的年齡因子，其水平隨著植物的生長穩(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)入生殖期開花結(jié)果。研究發(fā)現(xiàn)，SPL能夠與防御開關(guān)蛋白JAZ結(jié)合并阻礙其降解，導(dǎo)致抗蟲反應(yīng)弱化。既然植物在生長過程中抗蟲反應(yīng)呈衰減趨勢，又是什么使得成年期植物反而更加抗蟲呢？俗話說“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)了研究人員對擬南芥中的次生代謝物進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)抗蟲成分（如芥子糖苷）的確隨著時間的推移而穩(wěn)定積累，不斷充實植物的組成性、持久性抗蟲能力，從而彌補了抗蟲激素信號的衰減。
“蟲害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和林木保護(hù)的巨大威脅，不僅帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，大量使用農(nóng)藥還對生態(tài)環(huán)境造成破壞。”陳曉亞表示，這項發(fā)現(xiàn)不僅揭示了植物精妙的抗蟲機(jī)制，對設(shè)計更加科學(xué)合理的害蟲防治策略也具有重要的指導(dǎo)意義。
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