玉米蟲害間接防御基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制取得新進(jìn)展

近日，從中國農(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)與中國農(nóng)科院植物保護(hù)研究所合作，在揭示玉米蟲害間接防御基因——萜類合成酶基因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《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)植物受到害蟲咬噬后，其釋放的萜類化合物可以吸引害蟲天敵來啟動間接防御系統(tǒng)。玉米作為我國的第一大作物，蟲害是制約玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一。因此研究玉米萜類合成酶基因的表達(dá)調(diào)控機(jī)制，對于解析玉米防御體系的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及培育抗蟲玉米品種具有重要意義。

玉米萜類合成酶TPS10 是催化玉米倍半萜類物質(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 基因的啟動子序列，得到啟動子-300至-200 區(qū)段為基因誘導(dǎo)表達(dá)所必須的功能序列，通過酵母單雜交、生物信息學(xué)分析、凝膠阻滯、原生質(zhì)體瞬時表達(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ERF（植物轉(zhuǎn)錄因子）家族的轉(zhuǎn)錄因子，通過與TPS10 啟動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。