中国科学院昆明植物研究所
吴建强课题组在气候变化影响植物抗虫性分子机理研究方面取得新进展
文章来源:资源植物与生物技术重点实验室     发布时间:2018-03-09

  虫害严重威胁植物的生长和发育,为了控制虫害,每年要消耗数百万吨的杀虫剂。但是,几乎所有杀虫剂都会危害生态系统,大部分对人体有害,某些还会被富集在食物链中。因此,了解植物的抗虫分子机制成为找到新型抗虫方法和生物防治手段的重要基础。 

  近些年来由于化石燃料的大量使用,大气中二氧化碳的浓度大幅度升高。作为植物光合作用的原料,二氧化碳浓度升高对植物生长、发育以及环境适应性有重要影响,包括改变植物的抗虫性。相似地,全球气候变化导致部分地区太阳光中的紫外线增强,对植物生理产生影响,进而改变植物的抗虫性。 

  中国科学院昆明植物研究所吴建强课题组研究发现,大气二氧化碳浓度升高增加了烟草和水稻的光合作用能力,改变了二者叶片中的碳氮比。高二氧化碳还增强了烟草抗斜纹夜蛾的能力,却降低了水稻抗粘虫的能力。研究发现造成烟草和水稻抗虫能力的改变的主要原因是烟草体内的激素茉莉酸含量在高CO2条件下升高,而水稻体内的茉莉酸的含量在高二氧化碳下却下降了,茉莉酸含量调控着烟草和水稻抗虫次级代谢产物的含量,从而进一步影响了这些植物的抗虫能力。该课题组通过研究还发现紫外线照射增强了烟草、水稻、玉米和拟南芥的抗虫能力,同样遗传分析表明,茉莉酸信号通路在这一过程中起着十分重要的作用。 

  研究成果以Elevated CO2 differentially affects tobacco and rice defense against lepidopteran larvae via the jasmonic acid signaling pathway“Ultraviolet-B enhances the resistance of multiple plant species to lepidopteran insect herbivory through the jasmonic acid pathway”为题分别发表在Journal of Integrative Plant BiologyScientific Reports上,路承凯和齐金峰博士为分别为这两篇论文的第一作者,吴建强研究员为文章的通讯作者。 

  该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项(B类)、自然科学基金、马普伙伴小组国际合作等经费的支持。 

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1. A. 增高CO2增强了烟草对斜纹夜蛾的抗性;B. 增高CO2降低了水稻对粘虫的抗性。 

 

2. 紫外线处理增强了烟草(A)、拟南芥(C)、玉米(D)对斜纹夜蛾的抗性,增强了水稻对粘虫的抗性(B),JA信号途径调控此过程。 

(责任编辑:李雪)

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