植物抗蚜生理及分子機(jī)制的研究進(jìn)展

植物抗蚜生理及分子機(jī)制的研究進(jìn)展

摘要蚜蟲(chóng)作為農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)和植物病毒的傳播者，已經(jīng)成為嚴(yán)重威脅全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要害蟲(chóng)之一。本文綜述了植物宿主免疫系統(tǒng)在抗蚜過(guò)程中的作用，從物理屏障、化感元素以及基因調(diào)控等方面闡述目前的抗蚜應(yīng)答機(jī)理研究，提出了抗蚜研究應(yīng)該整體地考慮植物-蚜蟲(chóng)互作動(dòng)態(tài)體系，抗蚜基因的挖掘應(yīng)該建立在有效性和持久性雙重標(biāo)準(zhǔn)上，培育抗蚜新品種應(yīng)考慮蚜蟲(chóng)效應(yīng)因子與植物的基因間互作以及植物NBSLRR抗病基因家族可能參與抗蚜免疫反應(yīng)等觀點(diǎn)，以期為揭示植物-蚜蟲(chóng)之間相互作用的分子機(jī)制，探索在生產(chǎn)實(shí)踐中綠色、生態(tài)的蚜蟲(chóng)防治新方法提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞蚜蟲(chóng)；免疫應(yīng)答；基因調(diào)控；生理分子機(jī)制

中圖分類號(hào)：S433.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.16688/j.zwbh.2017237

AbstractAphidisanagriculturalpestandplantvirustransmissionvector，whichhasbecomeaseriousthreattothedevelopmentofagriculturalproduction.Inthisstudy，wesummarizedthefunctionoftheimmunesysteminthehostplantresistancetoaphidsintermsofphysicalbarrier，allelopathicelementsandgeneregulationtoelucidatetheaphidresistancemechanisms.Someproposalswerepresentedinthispaperasfollows：（1）Researchshouldconsidertheoverallplantaphidinteractivedynamicsystem；（2）exploringtheaphidresistancegenesshouldbebasedonthestandardsofeffectivenessandpersistence；（3）breedingnewvarietiesshouldthinkovertheaphideffectorscontrolledbyplantgenes，and（4）NBSLRRgenefamilymaybeinvolvedintheantiaphidimmuneresponse.Thispaperwouldprovideanewtheoreticalbasisforfurtherunderstandingthemolecularmechanismoftheinteractionbetweenplantandaphidandthemanagementofaphidsusinggreenandecologicalmethod.

Keywordsaphid；immuneresponse；generegulation；physiologicalandmolecularmechanism

蚜蟲(chóng)是一種吸取植物汁液并具有高繁殖速率的半翅目昆蟲(chóng)，目前約有5000多種，是世界上群體最大、地域分布最廣、造成經(jīng)濟(jì)損失最嚴(yán)重的刺吸式昆蟲(chóng)[1]。早期陸地板塊中的化石遺跡表明，昆蟲(chóng)取食植物開(kāi)始于大約4.2億年前，當(dāng)時(shí)的蚜蟲(chóng)祖先有著原始的刺吸式口器[2]。化石和分子生物學(xué)數(shù)據(jù)表明，最早的蚜蟲(chóng)大約出現(xiàn)于三疊紀(jì)，而與現(xiàn)代植食性蚜蟲(chóng)最為接近的物種大約在1.5億年前出現(xiàn)[34]。許多蚜蟲(chóng)種群高度適應(yīng)了主要的世界作物，它們的取食行為在全世界范圍造成了很大的損失[5]。蚜蟲(chóng)的取食行為會(huì)影響植物的生長(zhǎng)甚至導(dǎo)致死亡，也會(huì)造成植物病毒的傳播[67]。

研究表明，大多數(shù)蚜蟲(chóng)取食是高度特異性的，它們只在一部分近緣植物上取食，或者在某一個(gè)科的植物上取食。少數(shù)蚜蟲(chóng)則是雜食性的，它們可以在多個(gè)科的植物上取食。例如，豌豆蚜Acyrthosiphonpisum只能在豆科植物上繁殖，而桃蚜Myzuspersicae則可以在超過(guò)400種植物上取食，尤其在雙子葉植物中，它可以為害超過(guò)40個(gè)科的植物。由于蚜蟲(chóng)的生命周期中存在無(wú)性繁殖階段，它的為害行為以及群體增長(zhǎng)發(fā)展迅速[8]。大多數(shù)蚜蟲(chóng)種群會(huì)在春夏季通過(guò)無(wú)性繁殖繁育后代，而在秋天，隨著日照時(shí)間縮短、溫度降低，如果它們能成功地尋找到第二寄主植物，則會(huì)進(jìn)入有性繁殖階段。而有些蚜蟲(chóng)的有性繁殖階段取決于最初寄主的出現(xiàn)，或者它們根本不需要有性繁殖階段就能度過(guò)冬天[910]。最近的研究發(fā)現(xiàn)，有些蚜蟲(chóng)物種或世系完全不能進(jìn)行有性繁殖，只能通過(guò)單性繁殖來(lái)獲取后代[11]。

以往關(guān)于植物—蚜蟲(chóng)的相互作用研究一般將關(guān)注點(diǎn)放在植物的角度，重點(diǎn)闡明植物有效抵御蚜蟲(chóng)的應(yīng)答機(jī)理，包括先期的物理屏障、組成型化學(xué)抵御反應(yīng)、直接或間接的誘導(dǎo)反應(yīng)[12]。最新的研究發(fā)現(xiàn)，植物與蚜蟲(chóng)之間的相互作用存在著一種復(fù)雜的分子機(jī)制，需要我們突破固有的單層面的角度，去重新認(rèn)識(shí)、理解抗感的遺傳基礎(chǔ)及分子機(jī)理。在過(guò)去的幾十年中，植物病原菌的效應(yīng)因子及其宿主靶位點(diǎn)受體一直是植物病理學(xué)科的研究熱點(diǎn)[12]，進(jìn)一步的研究結(jié)果表明，昆蟲(chóng)包括蚜蟲(chóng)也會(huì)產(chǎn)生和分泌效應(yīng)因子來(lái)調(diào)控植物的抵御反應(yīng)[1314]，說(shuō)明植物—