揭秘害虫“偷盗”植物解毒机制
2022-04-01 17:37

 

      问:团队在对烟粉虱做基因组测序时发现其体内的植物源基因,请问这个基因是什么?承担了何种功能? 

   张友军:这个基因叫做丙二酰基转移酶。

   在昆虫和植物长期的进化过程中,昆虫去吃植物,植物就会产生一些防御物质来抵御昆虫,让昆虫不吃或者吃了以后可能中毒。那么,植物产生的次生代谢产物是什么呢?酚糖就是其中一种。

   当昆虫吃植物的时候,植物会诱导产生大量的酚糖,用以对付昆虫。但是植物产生的大量酚糖,对其本身生长发育也是不利的。所以在没有昆虫威胁的时候,植物就需要把酚糖降解掉,这样才能维持正常的生长发育。丙二酰基转移酶基因就起到这个作用,它能将植物体内过量的酚糖代谢和降解掉,从而保持植物正常生长发育。

   问:在自然界中,从植物到动物的基因转移普遍吗?还有其他已经被证实的物种之间的基因转移吗? 

   张友军:在自然界进化过程中,水平基因转移是非常普遍的现象,它是生物进化非常重要的资源力量,特别是随着近年来基因测序的完成,大家对于水平基因转移现象的了解越来越深入。

   比如,我们经常提到的大肠杆菌,它有80%以上的基因都是外来的,是从别的生物体转移到大肠杆菌里的。又如低等水生生物贝类,已有研究发现,其大概有20%的基因来源于别的生物。

   但是对于从植物到动物的水平基因转移,过去有过一两例报道,但大家只是发现了这种现象,至于基因转移到动物体内后是否具有某种功能,人们并不清楚。我们的实验第一次发现且证实了基因从植物转到烟粉虱体内,而且转移的基因保留了和原来在植物体内相同的功能。换言之,我们的研究首次证实了功能基因从植物到动物的转移。

   问:团队是如何发现这一转移现象的?

   张友军:这与我们技术的进步密切相关。这些年,基因测序技术的发展、全基因组测序的完成,使得我们有能力侦测到、检测到水平基因转移的可能性。

   我们一直在思考,很多植物体内都含有酚糖这种重要的植物次生代谢产物,烟粉虱要吃这么多植物,首先必须克服植物体内的酚糖,这就促使我们去研究烟粉虱究竟是如何克服植物酚糖的。

   正是因为我们有这样的追求,希望了解烟粉虱能够克服酚糖的原因,加之又获得了烟粉虱全基因组系列,几个事件结合在一块,才最终发现了这一非常罕见的现象——烟粉虱从植物体里面“偷窃”了丙二酰基转移酶基因,并把“偷窃”来的基因整合到自己的基因组里,发挥着与原来在植物体内相同的功能,即代谢酚糖。■

 

 

《科学新闻》 (科学新闻2022年2月刊 封面)

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