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Z6·尊龙凯时:外泌体介导昆虫miRNA调控植物防御,为农业带来新机遇?

发布时间:2025-03-15   信息来源:云言言

植食性昆虫与寄主植物在4亿年的共同进化中,演化出了多种调控寄主植物防御的策略。其中,唾液效应分子作为重要的“武器”,在这一过程中发挥着关键作用。目前已知的昆虫唾液效应分子主要为蛋白质和小分子化合物,然而小RNA(sRNAs)在基因表达调控中的作用尚不明确,尤其是它们作为昆虫唾液效应分子影响植物防御的机制。

Z6·尊龙凯时:外泌体介导昆虫miRNA调控植物防御,为农业带来新机遇?

烟粉虱 (Bemisia tabaci) 是一种危害极大的多食性害虫,会对全球农业生产产生显著损失。研究已发现,烟粉虱的sRNAs在番茄韧皮部中有所存在,但其具体功能仍不明确。近期,发表在【MolPlant】(IF:171)的一项研究显示,烟粉虱唾液中的miRNA可能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。

研究结果

1. 鉴定烟粉虱miRNA效应分子

研究通过逆转录定量PCR(RT-qPCR)检测发现,BtmiR29-b在烟粉虱唾液腺中表达水平较高,且在成年烟粉虱中的表达量高于若虫。测试显示,仅在烟粉虱的唾液腺中富集并检测到BtmiR29-b,且在受烟粉虱侵染的烟草植株叶片和韧皮部渗出液中也仅有其存在。这表明,BtmiR29-b可能具有作为效应分子的潜力。

2. BtmiR29-b增强烟粉虱的适应性

在转基因烟草植株中,过表达BtmiR29-b显著提高了烟粉虱的存活率和繁殖力,表明这些植株对烟粉虱更为敏感。此外,对BtmiR29-b进行干扰处理的烟粉虱,在处理后的植物中表现出低的存活率和繁殖能力,这进一步证明了BtmiR29-b在调控植物防御中的关键作用。

3. BtDicer1介导BtmiR29-b的产生

研究发现,BtDicer1基因在烟粉虱唾液腺中表达较高,并与BtmiR29-b的表达模式相似。沉默BtDicer1后,烟粉虱体内BtmiR29-b的丰度显著下降,进一步证明了BtDicer1在产生BtmiR29-b中的作用。

4. BtmiR29-b抑制NtBAG4转录本的积累

研究还发现,烟粉虱侵染烟草后,NtBAG4转录本的累积受到抑制。通过使用BtmiR29-b抑制剂处理烟粉虱后,烟草中的NtBAG4表达显著增强,而BtmiR29-b则通过沉默NtBAG4影响了烟草对烟粉虱的防御能力。

5. NtBAG4通过上调NtPAL表达促进SA积累

与野生型烟草相比,过表达NtBAG4的转基因烟草中水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)含量显著增加,显示了NtBAG4在植物防御反应中的重要性。BtmiR29-b通过干扰NtBAG4的表达,抑制了植物对烟粉虱的防御能力。

6. MiR29-b在其他植食性昆虫中的作用

研究还表明,类似于烟粉虱的BtmiR29-b,桃蚜的MpmiR29-b在调控植物防御中同样发挥了重要作用。这些结果强调了miR29-b在多种植食性昆虫中的保守性及其潜在的广泛影响。

结论

本研究首次证明了昆虫的miRNA可作为唾液效应分子以调控植物防御。烟粉虱唾液中的BtmiR29-b通过Dicer1产生,进而通过外泌体分泌到寄主植物细胞中,劫持植物AGO1蛋白,靶向沉默防御基因NtBAG4,最终抑制植物的SA和JA介导的防御反应。这一发现为理解昆虫与植物之间复杂的相互作用机制提供了新视角,同时为农业害虫控制提供了潜在的新靶点和理论依据。Z6·尊龙凯时期待通过进一步的研究助力农业生物防治的创新发展。