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近日,太阳成集团tyc7111太阳成集团tyc7111马淼教授团队在农林食品领域 TOP 期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》发表研究,解析乌拉尔甘草应对跳甲取食危害的生理与分子调控机理,为甘草抗虫分子育种提供重要理论依据。
乌拉尔甘草是重要药用与生态固沙植物,跳甲专食甘草叶片,严重降低甘草产量与药材品质,生产上过度施用农药又带来残留与抗药性难题。该研究设置 0、6、12、24 小时取食梯度,整合生理测定、转录组与代谢组多组学技术开展系统解析。
研究发现,跳甲取食叶片激活了乌拉尔甘草脂氧合酶活性,促进了总黄酮、缩合单宁、可溶性糖的积累,诱导绿叶挥发物与萜类挥发物的释放。差异基因在取食 12 h 达到峰值,MAPK、α亚麻酸代谢、苯丙烷与黄酮生物合成通路显著富集,WRKY、bHLH、MYB 等转录因子大量上调;取食 24 h 后,异黄酮生物合成、嘌呤代谢通路被激活,鱼藤酮、香豆雌酚、大豆苷元等防御物质大量积累。
研究证实乌拉尔甘草主要依靠茉莉酸信号通路,驱动异黄酮、缩合单宁合成构建化学防御屏障,同时调控挥发物实现间接防御,还通过嘌呤代谢重分配氮源维持细胞稳态。本研究阐明了甘草跳甲互作模式,挖掘了一批关键抗性基因与代谢物,助力抗虫乌拉尔甘草新品种的培育,推动甘草绿色可持续种植发展。

图 1. 跳甲取食胁迫下乌拉尔甘草叶片中挥发性物质的合成通路
(通讯员:汤界世 编审:孙辉、远方 终审:谢全亮)