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    我国学者和海外合作者揭示植物-传粉者间互惠关系的分子机制

    日期 2021-06-01   来源:生命科学部   作者:陈小勇 赵桂玲 冯雪莲  【 】   【打印】   【关闭

      在国家自然科学基金项目(批准号:31630008、31870356、31870359)资助下,华东师范大学陈小勇团队联合国内外10多个单位科研人员,在植物与传粉昆虫相互适应的分子机制方面取得进展。研究成果以“植物-传粉者间互惠和拮抗关系的分子机制(Molecular mechanisms of mutualistic and antagonistic interactions in a plant–pollinator association)”为题,于2021年5月17日发表在《自然生态与进化》(Nature Ecology &Evolution)上,论文链接:https://www.nature.com/articles/s41559-021-01469-1。

      传粉昆虫与虫媒传粉植物间的相互适应是驱动这两大生物类群多样化的重要机制。研究团队以榕属植物薜荔及其专性传粉者薜荔榕小蜂为对象,通过组装两个物种的高质量基因组并结合多组学分析方法,首次确定了传粉小蜂识别宿主榕属植物以及幼虫适应宿主化学防御的分子机制。

      该项研究首先从野外采集薜荔花序释放的气味,采用气相色谱分析、昆虫信息素检测技术和昆虫行为学实验鉴定出薜荔释放的特异性吸引薜荔榕小蜂的挥发性物质癸醛(图1A, B)。通过比较基因组、转录组、蛋白组分析以及功能验证,确定了传粉小蜂结合癸醛的气味结合蛋白(图1C, D),并确定了薜荔在接受前期和接受期调控排斥小蜂的壬醛和吸引小蜂的癸醛的生物合成途径(图1E-F)。

      研究发现,被传粉小蜂幼虫占据的虫瘿中防御性次生代谢物组成与薜荔种子高度相似,小蜂产卵未引发植物化学防御提高,虫瘿“模拟种子”,在幼虫免受宿主植物惩罚的同时,植物还为幼虫发育提供充足养分。而薜荔榕小蜂中与解毒相关的主要基因家族(CYP450,GST和CCE基因家族)显著收缩。

      该项研究的发现拓宽了我们对共生关系形成机制的理解,为深入研究复杂种间关系的形成机制与进化历程提供了模板。

    图1 薜荔花序释放的气味谱与传粉小蜂的响应




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