生物所揭示玉米蟲(chóng)害間接防御基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制

    近日，從中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所獲悉，該所玉米功能基因組創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與中國(guó)農(nóng)科院植物保護(hù)研究所合作，在揭示玉米蟲(chóng)害間接防御基因—萜類(lèi)合成酶基因TPS10表達(dá)調(diào)控機(jī)制上取得新進(jìn)展。該研究成果在線發(fā)表于最新一期的國(guó)際著名刊物《植物學(xué)雜志（The Plant Journal）》上。

    據(jù)悉，植物中天然存在著復(fù)雜的防御體系，當(dāng)植物受到害蟲(chóng)咬噬后，其釋放的萜類(lèi)化合物可以吸引害蟲(chóng)天敵來(lái)啟動(dòng)間接防御系統(tǒng)。玉米作為我國(guó)的第一大作物，蟲(chóng)害是制約玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一。因此研究玉米萜類(lèi)合成酶基因的表達(dá)調(diào)控機(jī)制，對(duì)于解析玉米防御體系的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及培育抗蟲(chóng)玉米品種具有重要意義。

    玉米萜類(lèi)合成酶TPS10是催化玉米倍半萜類(lèi)物質(zhì)產(chǎn)生的關(guān)鍵酶，該研究團(tuán)隊(duì)利用模式植物“擬南芥”分析玉米TPS10基因的啟動(dòng)子序列，得到啟動(dòng)子-300至-200區(qū)段為基因誘導(dǎo)表達(dá)所必須的功能序列，通過(guò)酵母單雜交、生物信息學(xué)分析、凝膠阻滯、原生質(zhì)體瞬時(shí)表達(dá)分析及轉(zhuǎn)基因玉米驗(yàn)證，最終確定玉米EREB58基因是調(diào)控玉米TPS10基因表達(dá)的關(guān)鍵基因。EREB58基因編碼一個(gè)ERF（植物轉(zhuǎn)錄因子）家族的轉(zhuǎn)錄因子，通過(guò)與TPS10啟動(dòng)子中的順式作用原件GCC-box結(jié)合，激活TPS10基因的表達(dá)并誘導(dǎo)玉米產(chǎn)生法尼烯和（E）-α-香柑油烯，達(dá)到間接防御的目的。該研究工作揭示了ERF家族中的EREB58基因通過(guò)調(diào)控TPS10基因的表達(dá)參與玉米的間接防御，為解析玉米及其他植物防御體系的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供新的研究思路。

    該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。李圣彥、汪海為文章的共同第一作者，郎志宏、黃大昉為通訊作者。