南京农业大学陈法军研究组揭示CO2浓度升高下β-葡萄糖苷酶在植物-昆虫免疫互作中的作用机制

以下文章来源于植物与环境 PCE ，作者植物与环境 PCE

气候变化是当前人类面临最严峻的全球环境问题之一，而大气CO2浓度升高是引起全球气候变化的主因。大气CO2作为植物光合作用原料，其浓度升高势必会影响植物与植食性昆虫之间的互作关系。研究表明CO2浓度升高显著影响四季豆 (Phaseolus vulgaris) 叶片组织内的营养物质、植物激素和次生代谢产物及其对西花蓟马(Frankliniella occidentalis)的免疫防御反应，导致高浓度CO2环境下西花蓟马的发生为害。进一步发现，取食高CO2浓度下生长的四季豆后西花蓟马体内编码β-葡萄糖苷酶的7个基因（6个显著上调基因和1个显著下调基因）的表达发生显著变化。β-葡萄糖苷酶被认为是植物早期免疫防御反应的诱导剂，诱导植物免疫防卫反应，在植物-昆虫之间的免疫互作中起重要作用。

近期，南京农业大学植物保护学院陈法军教授团队在Plant, Cell & Environment上发表了题为“Enhanced β-glucosidase in western flower thrips affects its interaction with the redox-based strategies of kidney beans under elevated CO2”的研究论文，通过比较对照和高CO2浓度下不同水平的β-葡萄糖苷酶（β-glucosidase）处理后四季豆叶片中ROS水平以及抗氧化酶（POD、SOD、CAT）的活性变化，揭示了CO2浓度升高下西花蓟马成虫唾液中增加的β-葡萄糖苷酶影响寄主四季豆基于ROS和抗氧化酶的植物防御响应策略。

 CO2浓度升高下，西花蓟马成虫取食高CO2浓度下生长的纤维素（cellulose）含量较高的四季豆后β-葡萄糖苷酶活性增高，导致被取食后的四季豆叶片中ROS水平增加，而用于清除ROS损伤的抗氧化酶的活性降低，大气CO2浓度升高环境下西花蓟马的为害加重四季豆叶片组织内ROS积累进而加重其为害。

原文链接：

https://doi.org/10.1111/pce.14534

该研究团队联合中国农业科学院植物保护研究所高玉林研究员、云南农业大学植物保护学院桂富荣教授、上海市农业科学院生态环境保护研究所常晓丽博士和江苏省农科院休闲农业研究所钱蕾博士先后在Environmental Pollution（2022，295:118736）、Journal of Pest Science（2021, 94 (1): 43 - 54；2021, 94 (1): 55 - 68）、Journal of Applied Entomology（2021, 145: 777-788）和Pest Management Science（2018, 74: 2773-2782）等发表了系列研究论文，以明确大气CO2浓度升高下入侵害虫西花蓟马的发育生理、寄主选择行为及其与寄主植物之间的互作关系，以及基于寄主四季豆叶片胼胝质积累、解毒酶、营养物质、植物激素和次生代谢产物的植物免疫防卫反应等。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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