【Mol Plant 】突破！德州农工大学揭示玉米中一种新的抗虫防御机制

以下文章来源于Mol Plant植物科学 ，作者Peiguo Yuan

秋夜蛾，草地粘虫(fall armyworm)每年造成数十亿美金的经济损失。13-脂氧合酶 (13-LOX) 调控茉莉酸 (JA) 的合成，茉莉酸（JA）作为一个氧脂类抗虫（病）植物荷尔蒙，对玉米抗虫起关键作用。然而，9-脂氧合酶（9-LOX）衍生的氧脂质在昆虫抗性中的作用仍不清楚。

2023年7月11日，德克萨斯农工大学的Michael V. Kolomiets教授团队在Molecular Plant上发表了题为9,10-KODA, an α-ketol produced by the tonoplast-localized 9-lipoxygenase ZmLOX5, plays a signaling role in maize defense against insect herbivory的研究论文，报道了一种由液泡膜定位的 9-脂氧合酶、ZmLOX5 及其亚麻酸 （C18：3）衍生产物 9-羟基-10-氧代-12(Z),15(Z)-十八碳二烯酸(α-酮醇9,10-KODA) 介导的新型抗虫机制。

https://doi.org/10.1016/j.molp.2023.07.003

研究结果显示ZmLOX5 的转座子插入突变体丧失了对食草昆虫的抗性。lox5 敲除突变体显示了大幅减少了创伤诱导多种氧脂质和防御代谢物的积累，包括苯并噻嗪酮（benzoxazinoids，植物源杀虫剂）、脱落酸 (ABA) 和 茉莉酸-异亮氨酸 (JA-Ile)。然而，外源 JA-Ile 未能提高 lox5 突变体的昆虫防御，而应用 1 μM 9,10-KODA 或 JA 前体 12-氧代-植物二烯酸 (12-OPDA) 则恢复了野生型的抗性水平。

代谢物分析显示，外源 9,10-KODA促进植物增加了 ABA 和 12-OPDA 的产量，但没有增加 JA-Ile 的产量。虽然没有一种 9-氧化脂质(9-oxylipins) 能够提高 JA-Ile合成，但 lox5 突变体机械损伤诱导的Ca2+水平较低，表明这可以作为较低的机械损伤诱导的 JA 的潜在解释。用 9,10-KODA 预处理的幼苗表现出更快速，更强烈的防御基因表达。此外，添加9,10-KODA的人工饲料可抑制幼虫的生长。

本文对lox5 和 lox10 单突变体和双突变体的分析表明，ZmLOX5 还通过调节 ZmLOX10 介导的绿叶挥发性物质（green leaf volatiles， GLV）信号传导来促进昆虫防御。本研究揭示了一种先前未知的抗虫防御机制，以及9-oxylipin的类激素信号传导活性。

转自：“iPlants”微信公众号

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