農(nóng)學院王曉偉教授PNAS發(fā)文揭示昆蟲唾液蛋白調(diào)控植物抗蟲性的機制
近日，《美國科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）發(fā)表了浙江大學昆蟲科學研究所王曉偉教授的題為“A salivary effector enables whitefly to feed on host plants by eliciting salicylic acid-signaling pathway”的研究論文（https://www.pnas.org/content/early/2018/12/19/1714990116），報道了他們歷時6年潛心研究揭示的昆蟲分泌唾液蛋白調(diào)控植物抗蟲性的機制。
自然界中，植物會受到多種昆蟲和病原菌的持續(xù)危害。植物在識別不同類型的侵害后，能夠通過其復雜的植物激素系統(tǒng)啟動相應的防御。然而，許多昆蟲和病原菌能夠分泌一些因子調(diào)控植物的防御系統(tǒng)，促進自身的生長。之前的研究表明，茉莉酸（jasmonic acid）途徑是植物抗蟲性狀的一個主要參與者，而許多在韌皮部取食植物汁液的昆蟲能夠通過激活植物的水楊酸（salicylic acid）信號途徑，從而抑制植物的茉莉酸途徑和抗蟲反應，但具體的分子機制卻鮮為人知。
王曉偉課題組以重要農(nóng)業(yè)害蟲煙粉虱及其寄主植物煙草為研究對象，發(fā)現(xiàn)煙粉虱在刺吸植物汁液的過程中，分泌一種小分子量的唾液蛋白Bt56進入植物，激活植物的水楊酸信號途徑，降低了植物對其的抗性。抑制煙粉虱的唾液蛋白Bt56導致煙粉虱存活和繁殖的顯著下降。沉默Bt56基因的煙粉虱不能進行正常的取食，并喪失了激活植物水楊酸信號途徑的能力。通過蛋白—蛋白互作實驗，發(fā)現(xiàn)Bt56蛋白是通過與煙草中的一個轉(zhuǎn)錄因子（NTH202）在韌皮部互作，誘導水楊酸積累。進一步研究表明，入侵型煙粉虱與土著煙粉虱相比，其唾液腺中Bt56的表達量更高，因而更有利于其在植物上的存活。該研究揭示了昆蟲唾液效應因子通過激活植物水楊酸信號途徑促進昆蟲存活和繁殖的機制，為抗蟲育種提供了新的視角。
該研究是在王曉偉教授和劉樹生教授的共同指導下完成的，昆蟲所博士后徐紅星為論文的第一作者，碩士研究生錢力鑫、王星偉、邵若玄和洪越參與了研究。本項研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金和浙江省杰出青年科學基金的資助，通訊作者單位和第一作者單位均為浙江大學。
（昆蟲所供稿）
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