害蟲(chóng)啃食水稻致五羥色胺增多，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)提高水稻的抗性，維護(hù)糧食產(chǎn)量和品質(zhì)有重要意義
2018-05-15 14:37:42
五羥色胺是一種讓人的大腦產(chǎn)生愉悅感的化合物，浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)院舒慶堯及其合作者最新研究發(fā)現(xiàn)：害蟲(chóng)也喜歡五羥色胺。害蟲(chóng)啃食水稻時(shí)，植株體內(nèi)的五羥色胺含量會(huì)增加，對(duì)害蟲(chóng)來(lái)說(shuō)，這使水稻的“口感”和“營(yíng)養(yǎng)”都提升了。
據(jù)了解，這是科學(xué)界第一次揭示五羥色胺與水稻抗蟲(chóng)性之間的關(guān)系，將對(duì)下一步培養(yǎng)更優(yōu)抗性的水稻和發(fā)展防蟲(chóng)治蟲(chóng)策略提供新的思路。
褐飛虱和螟蟲(chóng)是稻田中兩種破壞性最大的害蟲(chóng)。浙江大學(xué)昆蟲(chóng)所的婁永根教授長(zhǎng)期關(guān)注植物化合物與昆蟲(chóng)的互動(dòng)機(jī)制，他發(fā)現(xiàn)在遭到害蟲(chóng)侵害時(shí)，植物機(jī)體會(huì)分泌出不同的化學(xué)物質(zhì)。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，害蟲(chóng)在侵食水稻時(shí)，水稻體內(nèi)的五羥色胺含量升高了。它主要由一個(gè)叫CYP71A1的基因合成。“當(dāng)害蟲(chóng)侵食水稻時(shí)，這個(gè)合成五羥色胺的‘開(kāi)關(guān)’就被打開(kāi)了。”舒慶堯說(shuō)。
為了探究五羥色胺對(duì)害蟲(chóng)的影響，博士生羅婷開(kāi)始了“數(shù)蟲(chóng)子”工作：數(shù)出15只褐飛虱，放到裝有兩株水稻的容器中：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。“我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)很有趣的現(xiàn)象：剛開(kāi)始分布均勻的褐飛虱，一段時(shí)間后會(huì)表現(xiàn)出明顯的分離。”羅婷說(shuō)，大部分褐飛虱選擇去自然野生型水稻。顯然，被敲除了CYP71A1基因的水稻被害蟲(chóng)“嫌棄”了。原因則是無(wú)法調(diào)高五羥色胺的分泌?！ ×羁茖W(xué)家好奇的是：害蟲(chóng)為什么喜歡五羥色胺？研究發(fā)現(xiàn)，攝入更多的五羥色胺之后，蟲(chóng)子的生長(zhǎng)發(fā)育加快了，身軀也更加“壯碩”了，這在螟蟲(chóng)的身上表現(xiàn)得特別明顯。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)提高水稻的抗性，維護(hù)糧食產(chǎn)量和品質(zhì)有很重要的科學(xué)價(jià)值。
科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn)，在植物體內(nèi)，五羥色胺和水楊酸的合成有一個(gè)共同的源頭物質(zhì)——分支酸，水楊酸是一種已知的能夠提高水稻抗病性的化合物。
論文第一作者蘆海平博士介紹，五羥色胺和水楊酸合成過(guò)程存在相互負(fù)調(diào)控，本身又可以主動(dòng)抑制對(duì)方合成基因的活性，從而減少五羥色胺的含量。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，當(dāng)害蟲(chóng)啃食水稻致五羥色胺增加時(shí)，原本幫助抗病的水楊酸就減少了。舒慶堯介紹，很多植物中都存在五羥色胺和水楊酸合成代謝通路，這項(xiàng)研究將對(duì)水稻及其它作物的抗蟲(chóng)育種帶來(lái)啟發(fā)意義。 （據(jù)《科技日?qǐng)?bào)》）
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