來源: 發(fā)布時間:2022-4-1 17:37:44
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所所長、研究員張友軍:
揭秘害蟲“偷盜”植物解毒機制

 

      問:團隊在對煙粉虱做基因組測序時發(fā)現(xiàn)其體內(nèi)的植物源基因,請問這個基因是什么?承擔了何種功能? 

   張友軍:這個基因叫做丙二;D(zhuǎn)移酶。

   在昆蟲和植物長期的進化過程中,昆蟲去吃植物,植物就會產(chǎn)生一些防御物質(zhì)來抵御昆蟲,讓昆蟲不吃或者吃了以后可能中毒。那么,植物產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物是什么呢?酚糖就是其中一種。

   當昆蟲吃植物的時候,植物會誘導(dǎo)產(chǎn)生大量的酚糖,用以對付昆蟲。但是植物產(chǎn)生的大量酚糖,對其本身生長發(fā)育也是不利的。所以在沒有昆蟲威脅的時候,植物就需要把酚糖降解掉,這樣才能維持正常的生長發(fā)育。丙二;D(zhuǎn)移酶基因就起到這個作用,它能將植物體內(nèi)過量的酚糖代謝和降解掉,從而保持植物正常生長發(fā)育。

   問:在自然界中,從植物到動物的基因轉(zhuǎn)移普遍嗎?還有其他已經(jīng)被證實的物種之間的基因轉(zhuǎn)移嗎? 

   張友軍:在自然界進化過程中,水平基因轉(zhuǎn)移是非常普遍的現(xiàn)象,它是生物進化非常重要的資源力量,特別是隨著近年來基因測序的完成,大家對于水平基因轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的了解越來越深入。

   比如,我們經(jīng)常提到的大腸桿菌,它有80%以上的基因都是外來的,是從別的生物體轉(zhuǎn)移到大腸桿菌里的。又如低等水生生物貝類,已有研究發(fā)現(xiàn),其大概有20%的基因來源于別的生物。

   但是對于從植物到動物的水平基因轉(zhuǎn)移,過去有過一兩例報道,但大家只是發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象,至于基因轉(zhuǎn)移到動物體內(nèi)后是否具有某種功能,人們并不清楚。我們的實驗第一次發(fā)現(xiàn)且證實了基因從植物轉(zhuǎn)到煙粉虱體內(nèi),而且轉(zhuǎn)移的基因保留了和原來在植物體內(nèi)相同的功能。換言之,我們的研究首次證實了功能基因從植物到動物的轉(zhuǎn)移。

   問:團隊是如何發(fā)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的?

   張友軍:這與我們技術(shù)的進步密切相關(guān)。這些年,基因測序技術(shù)的發(fā)展、全基因組測序的完成,使得我們有能力偵測到、檢測到水平基因轉(zhuǎn)移的可能性。

   我們一直在思考,很多植物體內(nèi)都含有酚糖這種重要的植物次生代謝產(chǎn)物,煙粉虱要吃這么多植物,首先必須克服植物體內(nèi)的酚糖,這就促使我們?nèi)パ芯繜煼凼烤故侨绾慰朔参锓犹堑摹?/span>

   正是因為我們有這樣的追求,希望了解煙粉虱能夠克服酚糖的原因,加之又獲得了煙粉虱全基因組系列,幾個事件結(jié)合在一塊,才最終發(fā)現(xiàn)了這一非常罕見的現(xiàn)象——煙粉虱從植物體里面“偷竊”了丙二;D(zhuǎn)移酶基因,并把“偷竊”來的基因整合到自己的基因組里,發(fā)揮著與原來在植物體內(nèi)相同的功能,即代謝酚糖!

 

 

《科學(xué)新聞》 (科學(xué)新聞2022年2月刊 封面)
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