上海生科院發(fā)現植物抗蟲(chóng)調控新機制

　　植物固著(zhù)生長(cháng)，演化出多種防御策略來(lái)抵御病蟲(chóng)害，適應干旱、高溫等環(huán)境變化。許多昆蟲(chóng)以植物為食，蟲(chóng)害給農作物生產(chǎn)帶來(lái)巨大損失。然而過(guò)于活躍的防御反應大量消耗能量，影響植物正常的生長(cháng)及繁衍。因此，生長(cháng)和防御是一個(gè)相互制約、此消彼長(cháng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。植物從發(fā)芽、生長(cháng)到開(kāi)花結實(shí)，可能遭遇不同種群不同密度的昆蟲(chóng)侵襲。已知免疫衰老在動(dòng)物界普遍存在，即動(dòng)物在一生中免疫反應經(jīng)歷了由旺盛到衰退的過(guò)程。一個(gè)重要的問(wèn)題是，植物的抗蟲(chóng)能力是否受到生長(cháng)發(fā)育的影響，是否存在類(lèi)似的免疫衰老現象？

　　1月9日，《自然-通訊》（Nature Communications）雜志發(fā)表了中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所陳曉亞、毛穎波研究團隊題為Jasmonate response decay and defense metabolite accumulation contributes to age-regulated dynamics of plant insect resistance（《茉莉素響應衰減和植保素積累調控植物抗蟲(chóng)性的動(dòng)態(tài)變化》）的研究論文，報道了植物抗蟲(chóng)防御反應時(shí)序性變化及調控機制。

　　茉莉素是植物抵御昆蟲(chóng)取食的重要激素。作者發(fā)現，在模式植物擬南芥成長(cháng)過(guò)程中，茉莉素信號由強變弱，但抗蟲(chóng)性卻由弱變強。這種相反相成的抗性變化是如何調控的呢？毛穎波與王佳偉合作，發(fā)現微小核酸miR156影響植物中的茉莉素信號輸出和抗蟲(chóng)反應。已知miR156靶向的SPL是控制植物從幼年期向成年期過(guò)渡的關(guān)鍵因子。隨著(zhù)植物的生長(cháng)miR156水平降低，SPL含量逐漸升高，促進(jìn)進(jìn)入生殖生長(cháng)期，開(kāi)花結果。該研究發(fā)現，SPL能夠與JA途徑信號的多個(gè)JAZ蛋白結合，阻礙JAZ的泛素化降解，導致JA信號與抗蟲(chóng)反應衰減。同時(shí)，具有抗蟲(chóng)作用的次生代謝化合物（如芥子糖苷）卻隨著(zhù)植物的生長(cháng)而積累，不斷充實(shí)植物的組成性抗蟲(chóng)能力。

　　該研究揭示了植物抗蟲(chóng)防御能力動(dòng)態(tài)變化的一個(gè)重要規律。植物在幼年期次生代謝成分含量很低，抗蟲(chóng)反應依賴(lài)于快速靈敏的茉莉素信號途徑。隨著(zhù)植物的生長(cháng)，一方面年齡因子miR156-SPL逐漸削弱茉莉素信號，另一方面防御化合物不斷積累，漸漸成為植物抗蟲(chóng)的主要手段。這一發(fā)現不僅揭示了植物精妙的抗蟲(chóng)機制，對設計更加科學(xué)合理的農田及森林蟲(chóng)害防治策略也具有重要的指導意義。

　　該研究得到中科院先導專(zhuān)項、國家基金委、轉基因重大專(zhuān)項等項目的資助。