本網(wǎng)訊 近日，學(xué)校茶樹(shù)種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室韋朝領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在《Plant Physiology》期刊在線(xiàn)發(fā)表了題為“CsNAC2 and CsMYB306 orchestrate a jasmonate signaling cascade contributing to tea plant resistance to Ectropis obliqua”的研究論文，該研究揭示乙酸葉醇酯（3-HAC）（一種蟲(chóng)害誘導(dǎo)植物揮發(fā)物，HIPVs）作為外源信號(hào)分子，能夠被茶樹(shù)吸收并通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子CsNAC2/CsMYB306上調(diào)CsLOX2表達(dá)，進(jìn)而激活茉莉酸信號(hào)途徑增強(qiáng)茶樹(shù)對(duì)茶尺蠖抗性。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步拓展了人們對(duì)HIPVs增強(qiáng)植物對(duì)害蟲(chóng)防御能力的理解，同時(shí)為茶園害蟲(chóng)綠色防控技術(shù)研發(fā)提供新的理論依據(jù)。
茶尺蠖是茶園中發(fā)生最普遍，危害最嚴(yán)重的食葉害蟲(chóng)之一，對(duì)茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)造成嚴(yán)重威脅。團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn)：茶樹(shù)被茶尺蠖取食后，其體內(nèi)茉莉酸信號(hào)被誘導(dǎo)而合成更多的3-HAC，從而提升受害茶樹(shù)對(duì)茶尺蠖的防御 (Gu et al., New Phytol, 2024)。然而，3-HAC作為外源信號(hào)分子能否被健康茶樹(shù)所吸收而增強(qiáng)其對(duì)茶尺蠖的抗性及其機(jī)制尚未見(jiàn)報(bào)道。為此，本研究以外源3-HAC處理茶樹(shù)后，其葉片中3-HAC的含量顯著提升，進(jìn)一步以穩(wěn)定同位素標(biāo)記的3-HAC處理茶樹(shù)，發(fā)現(xiàn)其葉片對(duì)[2H?]-3-HAC高效吸收（吸收率為37.76%），同時(shí)發(fā)現(xiàn)經(jīng)外源3-HAC處理后的茶樹(shù)，能顯著降低茶尺蠖的取食量和體重增長(zhǎng)，表明其直接增強(qiáng)茶樹(shù)的抗蟲(chóng)性（圖1）。
圖1 3-HAC增強(qiáng)茶樹(shù)對(duì)茶尺蠖的抗性
為探究3-HAC抗蟲(chóng)分子機(jī)制，代謝組與轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析顯示，3-HAC可顯著激活茶樹(shù)JA信號(hào)途徑，并篩選出JA合成關(guān)鍵差異基因CsLOX2。在茶樹(shù)中抑制CsLOX2后，葉片JA含量及對(duì)茶尺蠖的取食抗性均顯著降低，而外源3-HAC處理可恢復(fù)茶樹(shù)的JA含量與抗蟲(chóng)性（圖2），說(shuō)明茶樹(shù)被外源3-HAC處理后，其CsLOX2基因上調(diào)表達(dá)合成更多的JA而增強(qiáng)對(duì)茶尺蠖的抗性。
圖2 CsLOX2瞬時(shí)下調(diào)降低了茶樹(shù)中JA水平和茶樹(shù)對(duì)茶尺蠖的抗性
基于轉(zhuǎn)錄組相關(guān)性網(wǎng)絡(luò)分析和啟動(dòng)子順式作用元件篩選發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子CsNAC2和CsMYB306與CsLOX2表達(dá)高度相關(guān)，進(jìn)一步通過(guò)酵母單雜（Y1H），表面等離子體共振（SPR）等實(shí)驗(yàn)證實(shí)，這兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子正調(diào)控CsLOX2表達(dá)；反義抑制與外源3-HAC處理實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明，3-HAC通過(guò)誘導(dǎo)CsNAC2和CsMYB306上調(diào)表達(dá)CsLOX2，進(jìn)而促進(jìn)JA合成（圖3），以增強(qiáng)茶樹(shù)對(duì)茶尺蠖的抗性。
圖3 CsNAC2和CsMYB306正向激活了CsLOX2的表達(dá)
綜合上述結(jié)果，本研究提出了茶樹(shù)吸收外源3-HAC后，通過(guò)“CsNAC2/CsMYB306→CsLOX2→JA”級(jí)聯(lián)通路增強(qiáng)茶樹(shù)抗蟲(chóng)性（圖4），成果不僅為理解外源HIPVs誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗蟲(chóng)性提供了新見(jiàn)解，而且將為3-HAC作為環(huán)保生物農(nóng)藥，通過(guò)非接觸式施用增強(qiáng)茶樹(shù)抗蟲(chóng)性，減少化學(xué)農(nóng)藥依賴(lài)提供理論依據(jù)，并為培育抗蟲(chóng)茶樹(shù)品種提供基因資源。
圖4 3- HAC誘導(dǎo)的茶樹(shù)對(duì)茶尺蠖取食的防御反應(yīng)模型
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶樹(shù)種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為該論文第一單位和通訊作者單位。實(shí)驗(yàn)室種質(zhì)資源創(chuàng)制與育種團(tuán)隊(duì)的博士生李家興、谷紅蓮（已畢業(yè)）和碩士研究生李梅，以及信陽(yáng)師范大學(xué)周棋贏(yíng)教授為論文的共同第一作者，韋朝領(lǐng)教授、朱俊彥副教授和劉升銳教為共同通訊作者。美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)謝德玉教授等參與了本研究。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委（U20A2045，32472791，32260790，32202542）、茶樹(shù)生物學(xué)與品質(zhì)化學(xué)人才引進(jìn)基地（D20026）、茶樹(shù)種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研究項(xiàng)目（SKLTEA-ZZ202502）和大別山實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金（DMLOF2024022）的資助。（文圖：李家興 初審：宋傳奎 復(fù)審：鄭雪林 終審：曹雷）
