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科学家发现花外蜜腺如何帮助棉花防御害虫
2020-03-02 15:54:11

叶蜜腺和无蜜腺的表型。李付广供图

蜜腺植物中GaNEC1的沉默。李付广供图

花外蜜腺在被子植物100多个科中都有报道,其分泌的蜜汁可以作为食物吸引蚂蚁等互惠动物来对抗食草性昆虫,增加植物—互惠动物适应性。近日,国际期刊《植物生物技术》(Plant Biotechnology Journal)发表了中国农业科学院棉花研究所(以下简称中棉所)最新成果,发现亚洲棉中无蜜腺性状在中国的传播演化过程中受到强烈的选择。

论文通讯作者、中棉所研究员李付广介绍,花外蜜腺对研究植物—动物互作及抗虫育种具有重要意义,然而其在植物科学中的研究相对薄弱,被称为“植物科学的睡美人”。

该研究调查了棉属27个种的叶片蜜腺,发现亚洲棉中无蜜腺性状是由自然突变产生。进一步对有无叶蜜腺棉花材料进行染色体分化情况分析发现,无蜜腺性状受到强烈的自然人工选择作用。研究团队推测,无蜜腺性状更适合中国南方和长江流域的农业地理气候。

研究团队通过精细定位将候选区间缩小到~96 kb,该区间包含3个基因,其中GaNEC1基因所编码蛋白包含5个氨基酸删除,该突变可能引起蛋白质三维结构改变,导致蛋白功能发生改变。该基因受到茉莉酸、茉莉酸抑制剂、乙烯、生长素及伤害诱导,在有蜜腺棉花品种中干涉该基因表达,蜜腺细胞的形态发生明显变化,证实该基因参与调控棉花蜜腺发育。

李付广说,他们的研究在棉花间接防御害虫的遗传机制方面取得重要进展,揭示了蜜腺发育的关键调控基因,并构建蜜腺生长发育的调控网络,发现苯丙烷代谢途径可能在棉花间接防御过程中发挥重要作用,为研究植物—动物互作和利用蜜腺性状育种奠定了基础,对棉花抗虫育种具有重要意义。

相关论文信息:https://doi.org/10.1111/pbi.13366

文章来源:中国科学报

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