玉米抗蟲響應(yīng)研究獲進(jìn)展

　　玉米是我國乃至世界總產(chǎn)量最高的作物，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上占有重要地位，而每年由于蟲害導(dǎo)致的產(chǎn)量損失約占玉米總產(chǎn)量的10%以上。在我國，粘蟲（Mythimna separata Walker）是玉米生產(chǎn)面臨的重要威脅之一。粘蟲取食不但造成大量玉米減產(chǎn)，而且每年防治粘蟲必須使用大量農(nóng)藥，造成了不可忽視的環(huán)境和生態(tài)問題。了解粘蟲和玉米間如何相互作用對玉米自身誘導(dǎo)抗蟲性和培育新型抗蟲玉米、開發(fā)有效生物防控手段有重要意義。然而，玉米在受到粘蟲取食后，如何通過啟動基因轉(zhuǎn)錄、蛋白表達(dá)，以及合成和積累抗蟲相關(guān)次生代謝產(chǎn)物，從而增強(qiáng)自身對粘蟲的抗性，人們所知甚少。

　　中國科學(xué)院昆明植物研究所吳建強(qiáng)研究組與中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所許國旺研究組、德國馬普化學(xué)生態(tài)學(xué)研究所教授Ian T. Baldwin研究室合作，深入分析了玉米受到機(jī)械損傷及模擬粘蟲取食處理前后，轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、代謝組以及抗蟲相關(guān)激素的變化。研究發(fā)現(xiàn)，玉米可以特異地識別粘蟲口水中的某些誘導(dǎo)因子，并啟動一系列強(qiáng)烈的抗性反應(yīng)。與機(jī)械損傷相比，玉米在識別模擬粘蟲取食后，能夠誘導(dǎo)更多、更強(qiáng)烈的基因、蛋白和次生代謝產(chǎn)物的轉(zhuǎn)錄、翻譯及合成。該研究還首次對玉米抗蟲響應(yīng)的轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組進(jìn)行了關(guān)聯(lián)研究，發(fā)現(xiàn)它們之間存在較弱的關(guān)聯(lián)。研究發(fā)現(xiàn)近300個轉(zhuǎn)錄因子參與粘蟲取食誘導(dǎo)的響應(yīng)。通過大規(guī)模數(shù)據(jù)分析，該研究首次揭示了玉米在特異識別粘蟲取食后，在轉(zhuǎn)錄、蛋白以及次生代謝產(chǎn)物層面，如何進(jìn)行有效的抵御，為玉米品種改良及新品種培育，提供了大量的候選基因、蛋白和代謝物的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

　　最近，該研究結(jié)果以O(shè)ral secretions from Mythimna separata insects specifically induce defense responses in maize as revealed by high-dimensional biological data 為題在植物學(xué)期刊Plant Cell & Environment 上發(fā)表。以上研究獲得中科院先導(dǎo)專項(xiàng)B（XDB11050200）、云南省高端人才項(xiàng)目（2012HA016）、西部之光項(xiàng)目以及馬普伙伴小組等項(xiàng)目的支持。

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玉米對粘蟲的特異抗性響應(yīng)模式圖