近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所糧食作物害蟲監(jiān)測(cè)與控制創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在植物學(xué)經(jīng)典期刊《植物雜志》（Plant Journal）在線發(fā)表了題為“Phytol-induced interplant signaling in maize facilitates EXP-A20-driven resistance through ACO31-dependent ethylene accumulation against Ostrinia furnacalis”的研究論文。研究揭示了玉米擴(kuò)展蛋白EXP-A20基因在調(diào)控植醇介導(dǎo)的玉米植株間信息交流及提高玉米抗螟性的功能。

 

　　本研究發(fā)現(xiàn)，暴露于球孢白僵菌的玉米植株在草地貪夜蛾為害下會(huì)釋放植醇，植醇會(huì)作為信號(hào)物質(zhì)進(jìn)一步誘導(dǎo)鄰近玉米植株產(chǎn)生對(duì)亞洲玉米螟（以下簡(jiǎn)稱玉米螟）的防御反應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)玉米擴(kuò)展蛋白EXP-A20是介導(dǎo)鄰近玉米植株對(duì)玉米螟產(chǎn)生防御反應(yīng)的關(guān)鍵基因。利用病毒誘導(dǎo)的基因沉默技術(shù)（VIGS）將玉米的 EXP-A20 基因沉默，結(jié)果顯示與對(duì)照植株相比，

 

　　EXP-A20 基因沉默的玉米植株中乙烯和木質(zhì)素合成相關(guān)的基因表達(dá)量顯著降低，木質(zhì)素的含量顯著下降，接玉米螟幼蟲后，玉米螟幼蟲在EXP-A20 基因沉默的玉米植株上發(fā)育更快，為害更重。木質(zhì)素在調(diào)控植物抗性中發(fā)揮重要作用，可以通過增強(qiáng)細(xì)胞壁硬度來抵御咀嚼式口器害蟲的為害。當(dāng)將EXP-A20 基因沉默后，會(huì)通過降低木質(zhì)素含量，進(jìn)而降低細(xì)胞壁硬度，使植株更易受玉米螟為害。進(jìn)一步研究還明確了 EXP-A20 基因與乙烯合成關(guān)鍵酶基因 ACO31 能夠直接相互作用，表明擴(kuò)展蛋白可以直接結(jié)合和激活防御相關(guān)的酶來傳導(dǎo)信號(hào)。 當(dāng)利用外源性植醇誘導(dǎo)玉米時(shí)發(fā)現(xiàn)，外源性植醇可以增強(qiáng)正常玉米植株的抗螟性，但對(duì) EXP-A20 沉默的玉米植株沒有影響。這說明 EXP-A20 定位在由植醇激活的激素-細(xì)胞壁防御通路的上游。上述研究結(jié)果表明 EXP-A20 在調(diào)控玉米對(duì)植食性昆蟲的抗性反應(yīng)中發(fā)揮著不可或缺的作用，它可能通過感知在球孢白僵菌和草地貪夜蛾取食引起的植醇信號(hào)來刺激玉米釋放乙烯，隨后細(xì)胞壁發(fā)生木質(zhì)化，從而提高對(duì)玉米螟的抗性。研究結(jié)果為明確復(fù)雜田間條件下玉米和玉米螟/草地貪夜蛾的互作關(guān)系提供了理論參考，也為通過利用揮發(fā)性有機(jī)化合物和植物間相互作用增強(qiáng)玉米持久、廣譜的抗蟲性開辟了新途徑。

 

　　中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所為論文的第一完成單位。已出站博士后Raufa Batool為第一作者，郭井菲副研究員和王振營研究員為共同通訊作者，張永軍研究員和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所的博士后Muhammad Jawad Umer參與相關(guān)工作。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（32272545），國家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-02-26）以及中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。

 

　　文章鏈接：http://doi.org/10.1111/tpj.17186