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植物到動物的功能基因轉移首獲證實

所属分类:時事聚焦    发布时间: 2021-03-26    作者:admin
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2021年03月26日08:01 | 来源:科技日报小字号

原标题:植物到動物的功能基因轉移首獲證實

被聯合國糧農組織(FAO)認定的迄今“超級害蟲”煙粉虱,具有一種類似“以子之矛、攻子之盾”的本領:其從寄生植物那裏獲得了防禦性基因。這是現代生物學誕生100多年來,研究證實植物和動物之間存在功能性基因水平轉移現象。國際科學期刊《細胞》25日在線發表了由中國農業科學院蔬菜花卉研究所張友軍團隊曆經20年追蹤研究所得的這一驚人發現。

“大自然真是太精妙、神奇了”。團隊首席、中國農科院蔬菜花卉所所長張友軍研究員表示,精妙在于,動物和動物之間、植物和植物之間存在一些爲人所知或不爲人知的互動關系,而現在知道,這樣神奇的互動關系在動物和植物之間同樣存在。

從2001年起,張友軍就對煙粉虱産生興趣,關注重點爲,它爲何具有如此異乎尋常的“極度多食性”(已知其食物“菜單”包括600種以上植物),同時又是病毒的超級載體(已報道它能夠傳播300余種病毒)?而這正是它極易暴發成災的主因。現代生物信息學和分子生物學以及生物化學、轉基因、生物學測定等方法爲研究突破帶來可能。

初次轉機出現在2013年7月,張友軍團隊在對煙粉虱作基因組測序時發現其體內的植物源基因。“剛發現時永信贵宾会也很吃驚。”論文共同作者、中國農科院蔬菜花卉所已出站博士後楊澤衆表示。此後,團隊運用同源基因進化分析和異源蛋白表達技術等手段,證實了它是一種來源于植物的名爲PMaT的基因。

張友軍解釋,在植物和昆蟲的共進化過程中,植物能夠産生有毒的次級代謝産物(比如常見的酚糖)來防禦昆蟲侵害;但是酚糖在充當植物“铠甲”的同時,其過量表達又對植物本身生長發育不利,于是植物就利用PMaT基因代謝酚糖來降毒。

煙粉虱“盜用”了植物源PMaT解毒基因變成自己的BtPMaT1基因(這一基因水平轉移事件發生在距今3500萬年—8600萬年間),這些基因由原子構成的若幹組堿基表達,在被煙粉虱“偷盜”之後,其結構基本不變,功能大致相當。煙粉虱由此獲得了對大多數植物“免疫”的本領,這正是巧妙的“以子之矛、攻子之盾”的生物防禦策略。

該論文將是我國農業害蟲研究領域首篇《細胞》論文,將以封面文章于4月1日正式出版。在評審階段,3位《細胞》專業審稿人幾乎是以一種“歡呼”的姿態,對該論文作出了積極評價。

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