近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所糧食作物害蟲監(jiān)測與控制創(chuàng)新團隊在Plant Biotechnology Journal（最新影響因子13.263）在線發(fā)表了題為“The salivary effector protein Sg2204 in the greenbug Schizaphis graminum suppresses wheat defense and is essential for enabling aphid feeding on host plants”的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)了一個麥蚜唾液蛋白效應(yīng)子Sg2204可抑制小麥防御反應(yīng)，從而促進麥蚜的寄主適應(yīng)性。
小麥是世界主要糧食作物，麥蚜為小麥生產(chǎn)上的重大害蟲，嚴重威脅小麥生產(chǎn)及糧食安全，培育抗蟲小麥品種是防止蚜蟲為害最為經(jīng)濟有效的途徑之一。但蚜蟲為典型的刺吸式害蟲，對寄主植物適應(yīng)性強，在取食過程中可通過分泌唾液蛋白效應(yīng)子逃避寄主植物防衛(wèi)反應(yīng)。目前關(guān)于麥蚜唾液蛋白相關(guān)研究較少，針對麥蚜-小麥互作分子機制研究不夠深入，導(dǎo)致生產(chǎn)上抗蚜品種長期匱乏。
本研究以麥蚜主要種類之一麥二叉蚜為研究對象，通過蚜蟲唾液腺轉(zhuǎn)錄組及唾液蛋白質(zhì)譜聯(lián)合分析成功鑒定76個唾液蛋白，其中功能未知蛋白Sg2204在蚜蟲取食小麥過程中高表達，在煙草葉片中瞬時表達候選效應(yīng)子Sg2204可抑制BAX及INF1觸發(fā)的植物細胞死亡和免疫反應(yīng)。利用細菌III型分泌系統(tǒng)在小麥中瞬時表達Sg2204后可抑制胼胝質(zhì)積累及水楊酸茉莉酸介導(dǎo)的植物防御反應(yīng)；麥二叉蚜取食表達Sg2204小麥葉片后存活率、產(chǎn)蚜量及韌皮部取食時間顯著增加。相反，利用納米載體介導(dǎo)的RNAi技術(shù)敲低該基因后，麥二叉蚜可誘導(dǎo)更強的植物防御反應(yīng)并導(dǎo)致蚜蟲寄主適應(yīng)性顯著下降，進一步證實了Sg2204在抑制小麥防御反應(yīng)中的重要作用及納米材料介導(dǎo)的RNAi技術(shù)在麥蚜防控中的應(yīng)用潛力。進一步研究發(fā)現(xiàn)，荻草谷網(wǎng)蚜、玉米蚜、豌豆蚜、桃蚜的Sg2204同源蛋白均可抑制植物防御反應(yīng)，干擾該基因表達后可導(dǎo)致蚜蟲寄主適應(yīng)性顯著降低，表明該蛋白作為效應(yīng)子在不同蚜蟲中具有功能保守性。以上研究為解析麥蚜致害機制奠定基礎(chǔ)，為研發(fā)蚜蟲新型防控技術(shù)及培育抗蚜小麥品種提供了新的思路。
中國農(nóng)科院植保所張勇副研究員為論文第一作者，陳巨蓮研究員為本文通訊作者。中國農(nóng)科院植保所范佳副研究員及部分研究生、比利時列日大學(xué)Fre?de?ric Francis教授和河北科技師范學(xué)院解海翠副教授參與了此項研究。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（31901881, 31871979）、中國捐贈 CABI 發(fā)展基金 （IVM10051）等項目的資助。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13900
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