论文部分内容阅读
在植物抵御昆虫取食的防御响应中，茉莉酸与异亮氨酸的偶联物(jasmonoyl-L-isoleucine，JA-Ile)是具有生物活性的关键信号分子。在拟南芥的研究中发现，氧化是JA-Ile的一种主要代谢方式，细胞色素P450家族的CYP94亚族有调控大部分的JA-Ile氧化的功能。为了研究JA-Ile的氧化在植物抵御昆虫取食中的作用，本次研究鉴定了野生烟草(Nicotiana attenuata)中与拟南芥CYP9483同源的四个基因，并将其分别命名为NaCYP9483 like-1，-2，-3及-4。在使用病毒诱导基因沉默技术(Virus-Induced Gene Silencing，VIGS)将四个基因分别独立沉默后，发现NaCYP9483 like-1和NaCYP9483 like-2参与了将JA-Ile的第12位碳氧化为羟基，而NaCYP9483 like-3和NaCYP9483 like-4没有参与。由于NaCYP9483 like-1和NaCYP9483 like-2功能类似，本研究将这两个基因共沉默得到VIGS-NaCYP9483s植物。VIGS-NaCYP9483s植物在经过模拟昆虫取食处理后， JA-Ile的积累量增加了一倍;而依赖于JA-Ile的抗虫次生代谢产物含量也有所升高;同时，在VIGS-NaCYP9483s植物上喂养的广食性害虫斜纹夜蛾(Spodoptera litura)幼虫生长也受到了显著抑制，说明NaCYP9483 like-1和like-2共同控制的JA-Ile羟基化是JA-Ile的一种重要的失活方式。另外，本项研究还发现JA-Ile的羟基化既依赖于底物JA-Ile的含量，又依赖于JA-Ile受体COI1蛋白的存在。COI1蛋白通过调控NaCYP9483 like-1和NaCYP9483 like-2基因的转录参与调控JA-Ile的代谢。综上所述，JA-Ile的羟基化代谢在维持茉莉酸信号的动态平衡中起到了十分重要的作用。鉴于沉默JA-Ile羟基化酶基因后，植物的生长发育并未受到影响，而植物又获得了更高的抗虫性，我们认为JA-Ile羟基化酶基因可以作为通过生物工程手段产生高抗虫作物的靶标基因。