中国农科院茶叶所揭示茶树抗虫性的新分子机制

茶树是我国重要的经济作物之一。灰茶尺蠖是茶园中主要的食叶类害虫，严重危害茶叶的产量和品质。如何降低灰茶尺蠖为害是当前茶叶生产中亟待解决的问题。丝氨酸蛋白酶抑制剂（SERPIN）是一种存在于植物体内分子量较小的蛋白质或多肽，它能够作用于昆虫消化系统中的蛋白酶类，抑制害虫的取食和消化，从而降低害虫对植物的为害。然而目前大多数研究还主要集中在诱导型SERPIN上，组成型SERPIN是如何调控茶树抗虫性的还鲜有报道。

近日，中国农业科学院茶叶研究所研究团队在园艺学领域国际权威期刊Horticulture Research发表了题为A constitutive serine protease inhibitor suppresses herbivore performance in tea (Camellia sinensis)的研究论文，阐明了组成型CsSERPIN1在提高茶树抗虫性中的重要作用。

作者从茶树中鉴定出一个丝氨酸蛋白酶抑制剂基因CsSERPIN1，发现其在不同茶树品种中的表达量与灰茶尺蠖生长呈显著负相关，并明确CsSERPIN1的转录调控几乎不受生物和非生物胁迫的影响，是一个组成性表达的SERPIN。体外酶活及生测实验表明，CsSERPIN1蛋白在体外强烈抑制胰蛋白酶和糜蛋白酶活性，并可显著抑制茶尺蠖的生长和发育。分别在茶树和拟南芥中过表达CsSERPIN1增强了植物对两种植食性昆虫（灰茶尺蠖和草地贪夜蛾）的抗性，降低了幼虫肠道内上述两种蛋白酶的活性。作者还通过抗感品种进一步证实了CsSERPIN1与蛋白酶活性密切相关。

以上结果表明，组成型丝氨酸蛋白酶抑制剂在茶树抗灰茶尺蠖中发挥重要作用，CsSERPIN1是一种有效抑制灰茶尺蠖幼虫肠道蛋白酶活性的抑制剂。该研究对于抗虫标志物的开发以及抗虫品种选育具有重要理论意义。

中国农业科学院茶叶研究所叶萌研究员为该论文的第一和通讯作者，在读硕士生刘传德、李娜娜副研究员等人也参与了该项目，孙晓玲研究员为通讯作者。研究得到了国家自然科学基金、中央级公益性科研院所基本科研业务费、中国农科院青年英才计划等资助。

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论文链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhad178

转自：“iPlants”微信公众号

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