新發(fā)現(xiàn)!害蟲啃過的水稻變得更好吃

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2018-05-15  來源:科技日報  瀏覽次數(shù):83418
內(nèi)容摘要: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):害蟲也喜歡五羥色胺。害蟲啃食水稻
 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):害蟲也喜歡五羥色胺。害蟲啃食水稻時,植株體內(nèi)的五羥色胺含量會增加,對害蟲來說,這使水稻的“口感”和“營養(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性之間的關(guān)系,將對下一步培養(yǎng)更優(yōu)抗性的水稻和發(fā)展防蟲治蟲策略提供新的思路。

褐飛虱和螟蟲是稻田中兩種破壞性最大的害蟲。浙江大學(xué)昆蟲所的婁永根教授長期關(guān)注植物化合物與昆蟲的互動機制,他發(fā)現(xiàn)在遭到害蟲侵害時,植物機體會分泌出不同的化學(xué)物質(zhì)。通過研究發(fā)現(xiàn),害蟲在侵食水稻時,水稻體內(nèi)的五羥色胺含量升高了。它主要由一個叫CYP71A1的基因合成。“當(dāng)害蟲侵食水稻時,這個合成五羥色胺的‘開關(guān)’就被打開了。”舒慶堯說。

為了探究五羥色胺對害蟲的影響,博士生羅婷開始了“數(shù)蟲子”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)一個很有趣的現(xiàn)象:剛開始分布均勻的褐飛虱,一段時間后會表現(xiàn)出明顯的分離。”羅婷說,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“嫌棄”了。原因則是無法調(diào)高五羥色胺的分泌?! ×羁茖W(xué)家好奇的是:害蟲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,蟲子的生長發(fā)育加快了,身軀也更加“壯碩”了,這在螟蟲的身上表現(xiàn)得特別明顯。這一發(fā)現(xiàn)對提高水稻的抗性,維護糧食產(chǎn)量和品質(zhì)有很重要的科學(xué)價值。

科研團隊進一步探究發(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程存在相互負(fù)調(diào)控,本身又可以主動抑制對方合成基因的活性,從而減少五羥色胺的含量。簡單來說,當(dāng)害蟲啃食水稻致五羥色胺增加時,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,這項研究將對水稻及其它作物的抗蟲育種帶來啟發(fā)意義。

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