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寄生植物不同寄主间传递信号机制揭示

发布时间: 2017-09-06 20:16:00 来源: 网络 浏览次数:0 字体大小: [] [] []

中国科学院昆明植物研究所吴建强课题组与德国马普化学生态学研究所合作,发现了名为菟丝子的寄生草本植物具有在寄主植物间传递抗虫信号能力。此项研究对于了解抗虫系统性信号有重要意义,也对农业治理寄生植物危害提供了新的启示。

寄生植物通过特殊的吸器从寄主获取营养、水分等生长所需物质,影响寄主生长和繁殖。菟丝子就是旋花科的茎全寄生植物,能从寄主获取很多物质,包括水分、营养、蛋白质、mRNA以及次生代谢物等。自然界中,菟丝子常能同时寄生在多个邻近寄主上,从而将不同的寄主连接起来。

吴建强课题组与德方鲍德温教授合作,创新性地提出了“菟丝子及其连接的不同寄主形成微群落”这一崭新概念,并且发现在这种微群落中,菟丝子能在不同寄主植物间传递有生态学效应的抗虫系统性信号。他们用菟丝子将不同寄主植物进行了连接,当对其中一株植物做昆虫啃食处理后发现,被啃食叶片产生某种系统性抗虫信号,能够被传递到临近未被啃食的植物上,从而激发其抗虫响应;另外,系统性信号还能通过菟丝子传递到不同寄主形成的微群落,从而激发转录组和代谢物响应,并提高其抗虫性。

该系统性抗虫信号在不同物种间传递非常稳定,甚至可以在不同科的寄主植物间传递,并激发抗虫性,而且茉莉酸在此系统性信号的产生或传递过程中扮演着重要角色。他们的研究还指出,菟丝子传导的抗虫系统性信号产生和传播速度非常快,大约1厘米/分钟,而且可以远距离传递(超过100厘米)。菟丝子对大豆、烟草、野西红柿等农作物有较大影响,可用来防止植物蚜虫、斜纹夜蛾等虫害。

曾在马普化学生态学研究所攻读博士、现在中科院昆明植物所的吴建强教授表示,尽管寄生植物一向被视为对寄主有害无益,但该研究表明,菟丝子在某些条件下可以帮助不同寄主之间建立起抗虫防御联盟。