蚜虫攻击大豆削弱遗传防御体系可为其他害虫打开方便之门

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爱荷华州立大学,2012年10月15日

爱荷华州Ames - 爱荷华州立大学(Iowa State University)的研究人员最近的一项研究表明:蚜虫这样的小昆虫近年来已经成为爱荷华州大豆的一个主要威胁,它具有一种独特的能力,可以阻止大豆的遗传防御反应,为其他有害生物打开方便之门,造成更大的危害。

这项研究发表在分子植物 - 微生物相互作用(Molecular Plant-Microbe Interactions)杂志上,该研究受到爱荷华州大豆协会和爱荷华州立大学植物科学研究所资助。该研究发现蚜虫本质上可以阻断大豆为了防止害虫侵害的激素防御机制。根据这项研究,一旦造成这样的变化,是植物更易遭受害虫侵害,比如大豆胞囊线虫病在植物体内寄生。

“经过7天左右,蚜虫侵扰可以成功地劫持植物的防御反应。开始时,大豆植株产生防御反应,但大约一个星期后这种反应就消失了。“ 论文的共同作者,爱荷华州立大学Roy J. Carver生物化学,生物物理与分子生物学系副教授Gustavo MacIntosh说。MacIntosh与爱荷华州立大学生物信息学和计算生物学项目的研究生Matthew Studham共同撰写了该论文。

2000年左右,蚜虫成为爱荷华州大豆的一个严重威胁。蚜虫原产于亚洲,可能是通过国际旅客或带进美国的植物传入的。从那之后,蚜虫给种植大豆的农民造成了严重困扰,减产可高达40%,MacIntosh介绍说。蚜虫在一块田里出现,农民必须施用杀虫剂,从而增加了生产成本。

他说: 该研究集中在大豆被蚜虫长时间的侵扰后的效果,MacIntosh说。一开始,蚜虫激发了大豆的生物防御机制,但是,蚜虫成功侵袭大豆一个星期左右,大豆的自然防御认为植株遭受了环境胁迫。

当这种情况发生,大豆植株从叶到根部都经历一系列变化。这些变化说明了为什么蚜虫使植物更容易遭受大豆孢囊线虫感染。这是先前MacIntosh与爱荷华州立大学昆虫学副教授Matt O’Neal和植物病理和微生物学教授的实验室合作的研究结果。这项工作在元月发表并受到爱荷华州大豆协会提成资金的支持。

Tylka说:蚜虫为害后,对线虫的易感性增加,甚至发生在遗传上抗大豆胞囊线虫病的大豆品种上。

Macintosh说:“如果蚜虫成功地危害大豆,线虫繁殖得更好。但是,线虫对蚜虫种群有负效应。这种不同种类害虫之间的关系似乎比较罕见。”

Macintosh说:他希望他的研究可以帮助选育对蚜虫和其他害虫具有更好抗性的大豆品种。 Tylka补充说, Macintosh的工作也可能有助于预测大豆在未来对新的有害生物的反应。这样的进步最终确保生产的稳定性和让豆农利润更高。

论文链接:Multiple phytohormone signals control the transcriptional response to soybean aphid infestation in susceptible and resistant soybean plants

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