番茄是世界上第一大蔬菜作物，番茄在整個生長周期面臨各種病蟲害的侵襲，可嚴(yán)重阻礙其生長和經(jīng)濟(jì)性狀。近日，浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院汪俏梅教授課題組與中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李傳友教授實(shí)驗(yàn)室等單位合作，在番茄中找到了一個新“剎車”機(jī)制，揭示茉莉酸調(diào)控植物生長和抗性途徑的新機(jī)制。

這項(xiàng)研究近期在知名期刊《植物細(xì)胞》（The Plant Cell）在線報道，期刊編委在述評中說，該成果提供了一種用于操縱作物生長和防御平衡的策略，在作物可持續(xù)生產(chǎn)中有重要理論意義和潛在應(yīng)用價值。

抗性是植物抵抗逆境的重要方式。這是因?yàn)橹参锊荒芤苿樱鞣N逆境來臨時無法逃跑，只能產(chǎn)生抵御侵害的自我保護(hù)。

那么，番茄是如何“逆來順受”的呢？

在應(yīng)對病蟲害過程中會植物產(chǎn)生一類激素——茉莉酸。這類防衛(wèi)激素，幫助植物應(yīng)對病蟲害，提高植物抗性，一般通過堿性螺旋-環(huán)-螺旋（bHLH）轉(zhuǎn)錄因子MYC2啟動，并級聯(lián)放大茉莉酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑從而防御病蟲侵害。

然而作物生長的養(yǎng)分是有限的，當(dāng)資源過于集中到抵御的“戰(zhàn)爭”中時，用于個體發(fā)展的養(yǎng)分就會減少，進(jìn)而抑制植物的生長和發(fā)育。

然而科研人員對這個存在于植物當(dāng)中的消減信號的研究一直不夠深入。

MYC2是茉莉酸誘導(dǎo)的信號通路中的重要開關(guān)，通過MYC2可以激發(fā)番茄信號通道下游，并產(chǎn)生植物抗性，產(chǎn)生對外界的防御。該研究首次在番茄中鑒定到一類受茉莉酸誘導(dǎo)的bHLH蛋白，被稱作MYC2靶向的MTB（MYC2-TARGETED BHLH）。

這一類MTB可以通過競爭性結(jié)合降低MYC2對靶標(biāo)基因啟動子DNA的結(jié)合，從而抑制MYC2靶標(biāo)基因的表達(dá)。也就是說，MTB因子可以抑制MYC2對防御通路的啟動，科學(xué)家找到了防御“開關(guān)”的剎車機(jī)制。

基于抗性與生長總是在“此消彼長”中影響作物生長，因此研究人員設(shè)想，如果放大剎車機(jī)制的作用，番茄是否會健康成長呢？

于是實(shí)驗(yàn)繼續(xù)，科學(xué)家通過利用CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)，對MTB基因進(jìn)行編輯并獲得多個功能缺失突變體進(jìn)行生測，也就是讓咀嚼式口氣昆蟲取食番茄葉片，經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)害蟲長大變慢，而植株生長過程卻保持正常。

汪俏梅表示，該研究不僅深化了我們對植物茉莉酸介導(dǎo)的防御反應(yīng)調(diào)控機(jī)制的理解，還構(gòu)建了抗蟲能力提高而生長發(fā)育不受影響的番茄株系，在分子育種和抗蟲新品種選育上有潛在應(yīng)用前景。

那么，蟲子為什么不愛吃關(guān)閉了茉莉酸途徑“剎車”開關(guān)的番茄植株呢？汪俏梅解釋，這是因?yàn)镸TB蛋白被抑制后，轉(zhuǎn)錄因子MYC2激活的茉莉酸防御途徑增強(qiáng)，產(chǎn)生使昆蟲吃后消化不良的酶類，擾亂昆蟲生長。

農(nóng)學(xué)院蔬菜所博士生劉圓圓是該論文的第一作者，她以聯(lián)合培養(yǎng)博士生身份在中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李傳友實(shí)驗(yàn)室從事研究，李傳友是浙江大學(xué)的兼職博導(dǎo)。

論文鏈接:http://www.plantcell.org/content/early/2019/01/04/tpc.18.00405

（柯溢能）