中文

English

Z6·尊龙凯时: 外泌体介导昆虫miRNA调控植物防御的生物医疗新机遇

发布时间:2025-03-18   信息来源:谈晶亮

植食性昆虫在与寄主植物长达4亿年的共同进化过程中,发展出了多种操控寄主植物防御的机制。其中,唾液中的效应分子被认为是它们的重要“武器”。研究发现,昆虫唾液中的效应分子大多为蛋白质和小分子化合物,而小RNA(sRNAs)在基因表达调控方面也发挥着关键作用。然而,sRNAs作为昆虫唾液效应分子直接调控植物防御的机制尚未被明确揭示。

Z6·尊龙凯时: 外泌体介导昆虫miRNA调控植物防御的生物医疗新机遇

以烟粉虱(Bemisia tabaci)为例,这种多食性害虫对全球农业生产造成了巨大的威胁。早期的研究显示,烟粉虱的sRNAs在番茄韧皮部中存在,但其具体功能仍然不明确。为此,本文分享了一项在【MolPlant】(IF:171)上发表的研究,题为“AsmallRNAeffectorconservedinherbivoreinsectssuppresseshostplantdefensebycross-kingdomgenesilencing”,专门探讨烟粉虱唾液中的miRNA是否能够作为效应分子来调控植物防御,从而揭示昆虫与植物相互作用的新机制。

研究结果

1. **识别烟粉虱miRNA效应分子的释放**:研究表明,烟粉虱唾液腺中的BtmiR29-b表达水平较高,并且在成年烟粉虱中的表达显著高于若虫。通过RT-PCR检测,发现只有BtmiR29-b在唾液腺中富集并被检测到。此外,BtmiR29-b在受烟粉虱侵染的烟草植株中得到了确认,进一步表明其作为效应分子的潜力。

2. **BtmiR29-b的适应性增强**:在过表达BtmiR29-b的转基因烟草植株中,烟粉虱的存活率和繁殖力显著增加。同时,处理烟粉虱时使用化学修饰的单链RNA类似物antagomir29-b,发现其有效降低了烟粉虱体内BtmiR29-b的丰度,进而显著抑制了烟粉虱的存活和繁殖能力。

3. **BtDicer1介导BtmiR29-b的产生与分泌**:当对烟粉虱进行BtDicer1和BtDicer2基因沉默处理时,结果显示烟粉虱体内BtmiR29-b丰度降低,且在它们侵染的寄主植物中也同样表现出来。此外,与外泌体相关的基因表明了其在AmiR29-b的分泌过程中发挥的重要作用。这进一步说明了BtDicer1在BtmiR29-b生成和外泌体系统在其分泌过程中的关键作用。

4. **BtmiR29-b对植物防御基因的抑制**:烟粉虱侵染后,烟草植物中NtBAG4转录本的积累受到抑制,而通过阻断BtmiR29-b的表达可显著增强NtBAG4的表达,从而提升烟草植物对烟粉虱的抵抗能力。此外,BtmiR29-b能够特异性靶向并沉默NtBAG4基因,影响其防御机制,从而为烟粉虱提供了生存优势。

5. **NtBAG4与水杨酸的关系**:研究结果显示,相较于野生型烟草,过表达NtBAG4的转基因烟草中水杨酸和茉莉酸的含量显著增加,进而增强植物的防御能力。BtmiR29-b的存在则通过降解NtBAG4来阻碍这一过程。

6. **相似的效应分子在其他昆虫中的作用**:此外,研究发现类似的miRNAs,如MpmiR29-b在桃蚜唾液中同样发挥效应分子的角色,进一步印证了miRNA在不同植食性昆虫中的保守性及其靶向植物防御基因的潜力,从而抑制植物的防御反应。

综上所述,本研究首次证实了昆虫miRNA可以作为唾液效应分子来调节植物的防御机制。烟粉虱唾液中的BtmiR29-b通过Dicer1产生,并通过外泌体系统分泌到寄主植物细胞中,靶向沉默防御基因NtBAG4,抑制水杨酸和茉莉酸介导的防御反应,从而增强了烟粉虱的适应性。这一发现不仅为昆虫与植物间的相互作用提供了新的视角,也可能为农业害虫防治提供新的策略和理论支持,为品牌Z6·尊龙凯时的生物医疗相关产品发展奠定了基础。