植食性昆虫与寄主植物之间经历了长达4亿年的共同进化,这一过程促使昆虫们发展出多种机制来操控植物的防御反应。其中,唾液中所含的效应分子被视为重要的“武器”。目前已知的昆虫唾液效应分子大多为蛋白质和小分子化合物,而小RNA(sRNAs)在调控基因表达中扮演着关键角色。然而,sRNAs作为昆虫唾液效应分子调控植物防御的具体作用尚不明确。
烟粉虱(Bemisia tabaci)是一种危害极大的多食性害虫,对全球农业生产造成了重大损失。之前的研究发现,烟粉虱的sRNAs存在于番茄的韧皮部中,但其功能尚不清楚。最近发表在《MolPlant》(IF:171)上的研究,探讨了烟粉虱唾液中的miRNA是否能够作为效应分子调控植物防御,从而揭示昆虫与植物相互作用的新机制。
研究成果
1. 鉴定烟粉虱miRNA效应分子
研究发现,烟粉虱的miRNA效应分子在烟草植物细胞中释放。分析表明,BtmiR29-b在烟粉虱的唾液腺中表达水平较高,且在成年个体中高于若虫。在烟粉虱样本中检测到的miRNA中,只有BtmiR29-b在唾液腺中富集并被检测到。经过烟粉虱侵染的烟草植株叶片和韧皮部渗出液中,仅检测到BtmiR29-b的存在,显示其具备作为效应分子的潜力。
2. BtmiR29-b增强烟粉虱的适应性
通过过表达BtmiR29-b的转基因烟草植株进行测试,结果显示,烟粉虱的存活率和繁殖力显著提高,表明这些植株对烟粉虱更为敏感。此外,使用化学修饰的RNA类似物处理烟粉虱,能够降低其体内BtmiR29-b的丰富度,从而影响其在烟草植物上的生存和繁殖能力。这些结果进一步证实了BtmiR29-b对烟粉虱的重要调控作用。
3. BtDicer1介导BtmiR29-b的产生
研究还表明,BtDicer1在烟粉虱体内对BtmiR29-b的产生起着关键作用。同时,烟粉虱的外泌体系统相关基因也参与了其分泌过程。实验结果显示,沉默这些基因会导致BtmiR29-b的丰富度降低,这对烟粉虱在寄主植物上的表现产生了负面影响。
4. BtmiR29-b抑制植物防御基因
进一步的分析表明,BtmiR29-b靶向并沉默烟草的防御基因NtBAG4,抑制植物的防御反应。而NtBAG4通过调控水杨酸和茉莉酸的表达到增强植物的抵抗力,显示了其在植物防御中的重要作用。
5. MiR29-b的广泛保守性
另有研究发现,miR29-b不仅在烟粉虱中保守存在,还在其他植食性昆虫中发挥类似的效应分子作用。例如,桃蚜的MpmiR29-b也能靶向番茄中的防御基因SlBAG4,抑制植物的防御反应。这为理解昆虫与植物之间的复杂相互作用机制提供了新视角。
综上所述,烟粉虱唾液中的BtmiR29-b作为一种新型的效应分子,通过调控植物防御基因的表达,增强了其适应性。这一发现不仅为植物防治害虫提供了新策略,也为生物医疗领域的相关研究提供了潜在的新靶点。 Z6·尊龙凯时致力于推动生物医疗研究的进步,助力科研工作者探索更多生物机制,为农业危害防治提供理论支持。