PNAS | 浙江大学研究揭示植物防御化合物通过抑制昆虫的共生菌来保护水稻免受攻击！

以下文章来源于Ad植物微生物 ，作者周小马

植物在其自然环境中经常受到一系列非生物和生物胁迫的挑战，其中植食性昆虫构成了一个非常多样化的威胁。植物采用多种策略来抵御植食性昆虫的攻击。防御措施要么是组成型产生，要么是只在植物受到攻击时产生。后者，可诱导的防御，允许植物在需求低时放弃昂贵的防御产生，并将资源用于其他过程，如生长或繁殖。植物会产生能够毒害植食性昆虫或抑制其摄食的化学防御物质，然而，植食性昆虫常伴有对其营养、繁殖和适应度至关重要的微生物内共生菌。因此，植物防御可能会针对植食性昆虫的有益内共生菌进行攻击，但这一点尚未得到证实。

2023年5月31日，国际权威学术期刊PNAS发表了浙江大学李冉团队的最新相关研究成果，题为Sakuranetin protects rice from brown planthopper attack by depleting its beneficial endosymbionts的研究论文。本研究发现，水稻遭受其臭名昭著的害虫——褐飞虱的攻击时，会产生一种抗真菌类黄酮化合物——樱花素，该化合物针对褐飞虱的类似酵母有益内共生菌产生作用。抑制水稻中樱花素的生物合成会增加褐飞虱的繁殖性能和营养，并增加植物的损伤程度。研究结论表明，植物诱导的化学防御可以针对其昆虫攻击者的有益内共生菌进行保护。

本研究研究了在水稻遭受褐飞虱这种韧皮部取食昆虫的攻击时诱导的类黄酮化合物，褐飞虱携带了一种对昆虫营养至关重要的酵母状共生菌（YLS），例如通过纠正甾醇缺乏。褐飞虱的攻击显著增加了叶鞘和韧皮部流出液中樱花素的积累。樱花素是一种抗真菌植物次生代谢产物，通过柚皮素-O-甲基转移酶（NOMT）催化从抗菌前体柚皮素产生。当樱花素被添加到人工饲料中时，可以降低褐飞虱的存活率，表明其具有诱导的防御功能。突变NOMT基因会消除樱花素的积累，并增加褐飞虱的产卵率和孵化率。高通量扩增子测序结果显示，摄食樱花素缺乏的NOMT突变株的褐飞虱富含仅在细菌内共生菌中有轻微变化的YLS。樱花素的体外喂养实验表明，该类黄酮化合物直接抑制了YLS的生长。摄食NOMT突变株的褐飞虱会积累较高的胆固醇水平，这可能归因于YLS提供的甾醇前体供应增加，而NOMT突变株在受褐飞虱草食时遭受的损害比野生型植物更严重。褐飞虱诱导的樱花素积累需要完整的茉莉酸（JA）信号传导。本研究揭示了水稻通过JA诱导的抗真菌类黄酮植物次生代谢产物来抑制其有益内共生菌的作用，从而抵抗褐飞虱的攻击。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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