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蚜蟲是全球范圍內破壞性的農業(yè)和園藝害蟲之一，它們吸食植物汁液并針對許多糧食、水果和蔬菜作物傳播超過40%的植物病毒，對農業(yè)生產造成廣泛的破壞。蚜蟲的侵害誘導植物釋放揮發(fā)性有機化合物，其中主要為水楊酸甲酯（methyl salicylate，MeSA）。MeSA通過趨避、吸引捕食者或降低昆蟲的生存適應性等方式參與植物的防御過程。但是MeSA如何作為植物間的通信信號來激活鄰近植物的抗蚜蟲防御是一個長期存在且未解決的問題。
9月13日，清華大學生命科學學院劉玉樂研究團隊在Nature (IF=64.8)在線發(fā)表了題為“Molecular basis of methyl-salicylate-mediated plant airborne defense"的研究論文，該研究鑒定了識別氣態(tài)水楊酸甲酯(MeSA)的植物受體，揭示MeSA介導的植物氣傳性免疫的分子機制及植物病毒的反防御機制，為防治病蟲害提供了突破點和研究方向。
植物氣傳性免疫的分子機制圖(圖片來自于原文)
圖示相關說明：
MeSA：水楊酸甲酯的縮寫，其為一種揮發(fā)性有機化合物，可以作為植物間的信號分子。它可以引發(fā)植物的防御反應，吸引天敵或寄生蟲來捕食害蟲，從而減少害蟲的數量。
SA：水楊酸的縮寫，一種植物內源性激素，廣泛參與植物的生長發(fā)育和抗逆應答過程。
NAC2：一種轉錄因子，參與調控植物的抗病毒防御。它可以與其他蛋白質相互作用，調控相關基因的轉錄，從而增強植物對病毒的抵抗能力。
SAMT1：編碼一種酶，被認為是植物中MeSA的合成關鍵酶。其功能是將MeSa轉化為SA，從而參與植物的抗病毒防御過程。
SABP2：一種SA結合蛋白，在植物中起到類似感受器的作用。它能夠感知和轉化揮發(fā)性的MeSA成SA，從而觸發(fā)NAC2介導的植物對蚜蟲和病毒的抵抗。
該文研究了植物之間的氣傳性免疫（AD）機制，發(fā)現MeSA、SABP2、NAC2和SAMT1形成了一個信號傳導回路，介導了植物對蚜蟲和病毒的防御。
研究人員通過氣相色譜-質譜聯(lián)用技術，發(fā)現MeSA是受蚜蟲攻擊的植物釋放的一種揮發(fā)性有機化合物。當植物受到蚜蟲的攻擊時，它們會感知到蚜蟲的吸食行為，并刺激SA的合成。SA會激活NAC2-SAMT1模塊，進而產生揮發(fā)性的MeSA。SABP2作為一個類似于嗅覺結合蛋白的受體，周圍的接收植物會通過SABP2將揮發(fā)性的MeSA轉化為SA，這作為信號觸發(fā)NAC2-SAMT1模塊，并引發(fā)對蚜蟲和病毒的防御。
研究還發(fā)現，一些蚜蟲傳播的病毒通過與植物的NAC2相互作用，使其在細胞內重新定位和不穩(wěn)定化，從而抑制植物的氣傳性免疫。這導致植物對蚜蟲的排斥減弱，更適合蚜蟲的生存、侵襲和病毒傳播。病毒通過這種方式干擾植物的防御機制，從而增加自身的傳播能力。這種現象揭示了蚜蟲和病毒之間的共同進化互惠關系。
總的來說，本研究揭示了植物之間通過MeSA介導的空氣傳遞防御機制，并發(fā)現了蚜蟲傳播的病毒如何干擾這一防御機制。這些發(fā)現對于理解植物之間的相互作用和抗蟲抗病機制具有重要意義。
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在該研究中，研究人員選擇了翌圣qPCR Mix用于基因表達情況分析。
(圖片來自原文)
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