葉蜜腺和無蜜腺的表型。李付廣供圖
蜜腺植物中GaNEC1的沉默。李付廣供圖
花外蜜腺在被子植物100多個(gè)科中都有報(bào)道，其分泌的蜜汁可以作為食物吸引螞蟻等互惠動物來對抗食草性昆蟲，增加植物—互惠動物適應(yīng)性。近日，國際期刊《植物生物技術(shù)》（Plant Biotechnology Journal）發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所（以下簡稱中棉所）最新成果，發(fā)現(xiàn)亞洲棉中無蜜腺性狀在中國的傳播演化過程中受到強(qiáng)烈的選擇。
論文通訊作者、中棉所研究員李付廣介紹，花外蜜腺對研究植物—?jiǎng)游锘プ骷翱瓜x育種具有重要意義，然而其在植物科學(xué)中的研究相對薄弱，被稱為“植物科學(xué)的睡美人”。
該研究調(diào)查了棉屬27個(gè)種的葉片蜜腺，發(fā)現(xiàn)亞洲棉中無蜜腺性狀是由自然突變產(chǎn)生。進(jìn)一步對有無葉蜜腺棉花材料進(jìn)行染色體分化情況分析發(fā)現(xiàn)，無蜜腺性狀受到強(qiáng)烈的自然人工選擇作用。研究團(tuán)隊(duì)推測，無蜜腺性狀更適合中國南方和長江流域的農(nóng)業(yè)地理氣候。
研究團(tuán)隊(duì)通過精細(xì)定位將候選區(qū)間縮小到~96 kb，該區(qū)間包含3個(gè)基因，其中GaNEC1基因所編碼蛋白包含5個(gè)氨基酸刪除，該突變可能引起蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致蛋白功能發(fā)生改變。該基因受到茉莉酸、茉莉酸抑制劑、乙烯、生長素及傷害誘導(dǎo)，在有蜜腺棉花品種中干涉該基因表達(dá)，蜜腺細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生明顯變化，證實(shí)該基因參與調(diào)控棉花蜜腺發(fā)育。
李付廣說，他們的研究在棉花間接防御害蟲的遺傳機(jī)制方面取得重要進(jìn)展，揭示了蜜腺發(fā)育的關(guān)鍵調(diào)控基因，并構(gòu)建蜜腺生長發(fā)育的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)苯丙烷代謝途徑可能在棉花間接防御過程中發(fā)揮重要作用，為研究植物—?jiǎng)游锘プ骱屠妹巯傩誀钣N奠定了基礎(chǔ)，對棉花抗蟲育種具有重要意義。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1111/pbi.13366
