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浙大学者《自然》子刊发文:如何让害虫“嫌弃”水稻

发布时间: 2018-05-11 12:08:15 来源: 88必发手机版官网 88必发手机版官网 记者 曾福泉 通讯员 周炜

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  88必发手机版官网 5月11日讯(88必发手机版官网 记者 曾福泉 通讯员 周炜)《自然—植物》最近发表的一项研究成果提出了水稻抗虫的新思路:浙江大学科学家发现,降低水稻中一种化合物的产出,就能让水稻变得不那么“可口”——当然,是对于害虫而言。

  五羟色胺是一种能够让人的大脑产生愉悦感的化合物,浙江大学农学院舒庆尧教授及其合作者则发现:害虫也喜欢五羟色胺。害虫啃食水稻时,植株体内的五羟色胺含量会增加,对害虫来说,这使水稻的“口感”和“营养”都提升了。而只要设法让五羟色胺保持在低水平,水稻就更可能被害虫“嫌弃”。

  这是科学界第一次揭示五羟色胺与水稻抗虫性之间的关系,将对下一步培养更优抗性的水稻和发展防虫治虫策略提供新的思路。

  褐飞虱和螟虫是稻田中两种破坏性最大的害虫。研究发现,当这些害虫侵食水稻时,水稻体内合成五羟色胺的开关——名为CYP71A1的基因就被打开了。摄入更多的五羟色胺之后,虫子的生长发育加快,身躯也更加“壮硕”,这在螟虫的身上表现特别明显。“虫子很聪明,它不但懂得‘吃’,还能把食物变得更加‘营养美味’。”舒庆尧说。

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  在植物体内,五羟色胺和另一种化合物水杨酸的合成有一个共同的源头物质。“两者的合成过程存在相互负调控,”通讯作者之一娄永根教授说,“就像源自同一个水管的两个水龙头,一个水龙头的出水量大,另一个的出水量就小了。”这两个化合物本身又可以主动抑制对方的合成基因的活性,如水杨酸可以抑制CYP71A1基因的开启,从减少五羟色胺的含量。

  水杨酸是一种已知的能够提高水稻抗病性的化合物。“过去的研究认为水杨酸具有独立的抗病作用,现在我们知道它与五羟色胺之间还存在调控关系。”娄永根说,当害虫开启制造五羟色胺的流水线时,原本可以帮助抗病的水杨酸的“产量”减少了。“这是害虫侵犯水稻的另一项‘心机’。”

  研究团队曾设计一项“数虫子”的实验来探究五羟色胺的作用。先数出15只褐飞虱,放到装有两株水稻的容器中:一株水稻是自然野生型水稻,另一株是敲除了CYP71A1基因的水稻。科研人员每隔一小时观察水稻上褐飞虱的数量。“我们发现了一个很有趣的现象:刚开始分布均匀的褐飞虱,一段时间后会表现出明显的分离。大部分的褐飞虱选择去自然野生型水稻。”

  舒庆尧介绍,很多植物中都存在五羟色胺和水杨酸合成代谢通路,这项研究将对水稻及其它作物的抗虫育种带来启发意义。“例如,我们可以通过控制小麦五羟色胺的合成增加其对蚜虫的抗性。”舒庆尧说。

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