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近日，中国农业科学院植物保护研究所粮食作物害虫监测与控制创新团队在Plant Biotechnology Journal（最新影响因子13.263）在线发表了题为“The salivary effector protein Sg2204 in the greenbug Schizaphis graminum suppresses wheat defense and is essential for enabling aphid feeding on host plants”的研究论文。该研究发现了麦蚜唾液蛋白效应子Sg2204可抑制小麦防御反应，从而促进麦蚜的寄主适应性。小麦是世界主要粮食作物，麦蚜为小麦生产上的重大害虫，可通过直接取食植物韧皮部汁液和间接传播植物病毒造成小麦产量及品质下降，严重威胁小麦安全生产与粮食安全。培育抗虫小麦品种是防止蚜虫为害最为经济有效的途径之一，但蚜虫为典型的刺吸式害虫，对寄主植物适应性强，在取食过程中可将口针刺入并吸食植物韧皮部汁液，伴随着取食并将唾液分泌到植物细胞内。唾液蛋白效应子在确保蚜虫持续取食及逃避寄主植物防卫反应具有重要作用。目前关于麦蚜唾液蛋白相关研究较少，针对麦蚜-小麦互作分子机制研究不够深入，导致生产上抗蚜品种长期匮乏。该研究团队以我国一种主要麦蚜---麦二叉蚜为研究对象，通过蚜虫唾液腺转录组及唾液蛋白组联合分析成功鉴定76个唾液蛋白，其中功能未知蛋白Sg2204在蚜虫取食小麦过程中表达量高，经在烟草叶片中瞬时表达候选效应子Sg2204可抑制BAX及INF1触发的植物细胞死亡和免疫反应。由于蚜虫取食过程中唾液分泌与植物病原物的分泌物致害过程相似，因此利用细菌III型分泌系统建立在活体小麦中瞬时表达Sg2204的实验体系，发现其可抑制胼胝质积累及水杨酸、茉莉酸介导的植物防御反应；麦二叉蚜取食表达Sg2204小麦叶片后存活率、产蚜量及韧皮部取食时间显著增加。相反，利用纳米载体介导的RNAi技术敲低该基因后，麦二叉蚜可诱导更强的植物防御反应并导致蚜虫寄主适应性显著下降，从而证实了Sg2204在抑制小麦防御反应中的重要作用及纳米材料介导的RNAi技术在麦蚜防控中的应用潜力。进一步研究发现，荻草谷网蚜、玉米蚜、豌豆蚜、桃蚜的Sg2204同源蛋白均可抑制植物防御反应，干扰该基因表达后可导致蚜虫寄主适应性显著降低，表明该蛋白作为效应子在不同种蚜虫中具有功能保守性。以上研究为解析麦蚜致害机制奠定基础，为研发蚜虫新型防控技术及培育抗蚜小麦品种提供了新的思路。中国农业科学院植物保护研究所张勇副研究员为论文第一作者，陈巨莲研究员为本文通讯作者，该团队范佳副研究员及部分研究生、比利时列日大学Frédéric Francis教授和河北科技师范学院解海翠副教授参与了此项研究。该研究得到了国家自然科学基金（31901881, 31871979）、中国捐赠 CABI 发展基金 (IVM10051)等项目的资助。![]()
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图1 麦二叉蚜唾液腺转录组及唾液蛋白质谱联合分析
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图2 在烟草及小麦中表达候选效应子Sg2204可抑制植物免疫反应
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