农科院植保所陈巨莲研究员团队研究揭示麦蚜唾液蛋白效应子抑制小麦免疫反应机制

近日，中国农业科学院植物保护研究所粮食作物害虫监测与控制创新团队在Plant Biotechnology Journal（最新影响因子13.263）在线发表了题为“The salivary effector protein Sg2204 in the greenbug Schizaphis graminum suppresses wheat defense and is essential for enabling aphid feeding on host plants”的研究论文。该研究发现了一个麦蚜唾液蛋白效应子Sg2204可抑制小麦防御反应，从而促进麦蚜的寄主适应性。

小麦是世界主要粮食作物，麦蚜为小麦生产上的重大害虫，严重威胁小麦生产及粮食安全，培育抗虫小麦品种是防止蚜虫为害最为经济有效的途径之一。但蚜虫为典型的刺吸式害虫，对寄主植物适应性强，在取食过程中可通过分泌唾液蛋白效应子逃避寄主植物防卫反应。目前关于麦蚜唾液蛋白相关研究较少，针对麦蚜-小麦互作分子机制研究不够深入，导致生产上抗蚜品种长期匮乏。

本研究以麦蚜主要种类之一麦二叉蚜为研究对象，通过蚜虫唾液腺转录组及唾液蛋白质谱联合分析成功鉴定76 个唾液蛋白，其中功能未知蛋白Sg2204 在蚜虫取食小麦过程中高表达，在烟草叶片中瞬时表达候选效应子Sg2204 可抑制BAX 及INF1触发的植物细胞死亡和免疫反应。利用细菌III型分泌系统在小麦中瞬时表达Sg2204 后可抑制胼胝质积累及水杨酸茉莉酸介导的植物防御反应；麦二叉蚜取食表达Sg2204 小麦叶片后存活率、产蚜量及韧皮部取食时间显著增加。相反，利用纳米载体介导的RNAi技术敲低该基因后，麦二叉蚜可诱导更强的植物防御反应并导致蚜虫寄主适应性显著下降，进一步证实了Sg2204 在抑制小麦防御反应中的重要作用及纳米材料介导的RNAi 技术在麦蚜防控中的应用潜力。进一步研究发现，荻草谷网蚜、玉米蚜、豌豆蚜、桃蚜的Sg2204 同源蛋白均可抑制植物防御反应，干扰该基因表达后可导致蚜虫寄主适应性显著降低，表明该蛋白作为效应子在不同蚜虫中具有功能保守性。以上研究为解析麦蚜致害机制奠定基础，为研发蚜虫新型防控技术及培育抗蚜小麦品种提供了新的思路。

在烟草及小麦中表达麦二叉蚜候选效应子Sg2204 可抑制植物免疫反应

中国农科院植保所张勇副研究员为论文第一作者，陈巨莲研究员为本文通讯作者。中国农科院植保所范佳副研究员及部分研究生、比利时列日大学Frédéric Francis教授和河北科技师范学院解海翠副教授参与了此项研究。该研究得到了国家自然科学基金（31901881, 31871979）、中国捐赠 CABI 发展基金 (IVM10051)等项目的资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13900

来源：中国农业科学院植物保护研究所

转自：植物科学SCI

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