五羟色胺是一种让人的大脑产生愉悦感的化合物,浙江大学农学院舒庆尧及其合作者最新研究发现:害虫也喜欢五羟色胺。害虫啃食水稻时,植株体内的五羟色胺含量会增加,对害虫来说,这使水稻的“口感”和“营养”都提升了。
据了解,这是科学界第一次揭示五羟色胺与水稻抗虫性之间的关系,将对下一步培养更优抗性的水稻和发展防虫治虫策略提供新的思路。
褐飞虱和螟虫是稻田中两种破坏性最大的害虫。浙江大学昆虫所的娄永根教授长期关注植物化合物与昆虫的互动机制,他发现在遭到害虫侵害时,植物机体会分泌出不同的化学物质。
通过研究发现,害虫在侵食水稻时,水稻体内的五羟色胺含量升高了。它主要由一个叫CYP71A1的基因合成。“当害虫侵食水稻时,这个合成五羟色胺的‘开关’就被打开了。”舒庆尧说。
为了探究五羟色胺对害虫的影响,博士生罗婷开始了“数虫子”工作:数出15只褐飞虱,放到装有两株水稻的容器中:一株水稻是自然野生型水稻,另一株是敲除了CYP71A1基因的水稻。
“我们发现一个很有趣的现象:刚开始分布均匀的褐飞虱,一段时间后会表现出明显的分离。”罗婷说,大部分褐飞虱选择去自然野生型水稻。
显然,被敲除了CYP71A1基因的水稻被害虫“嫌弃”了。原因则是无法调高五羟色胺的分泌。
令科学家好奇的是:害虫为什么喜欢五羟色胺?
研究发现,摄入更多的五羟色胺之后,虫子的生长发育加快了,身躯也更加“壮硕”了,这在螟虫的身上表现得特别明显。“虫子很聪明,它不但懂得‘吃’,还能把食物变得更加‘营养美味’。”舒庆尧说,这是害虫的智慧。
这一发现对提高水稻的抗性,维护粮食产量和品质有很重要的科学价值。
科研团队进一步探究发现,在植物体内,五羟色胺和水杨酸的合成有一个共同的源头物质——分支酸,水杨酸是一种已知的能够提高水稻抗病性的化合物。
论文第一作者芦海平博士介绍,五羟色胺和水杨酸合成过程存在相互负调控,本身又可以主动抑制对方合成基因的活性,如水杨酸可以抑制CYP71A1基因的开启,从而减少五羟色胺的含量。
简单来说,当害虫啃食水稻致五羟色胺增加时,原本帮助抗病的水杨酸就减少了。
舒庆尧介绍,很多植物中都存在五羟色胺和水杨酸合成代谢通路,这项研究将对水稻及其它作物的抗虫育种带来启发意义。
相关论文《基于五羟色胺生物合成抑制的水稻抗虫性》日前发表在《自然·植物》杂志上。
华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室、湖北洪山实验室张建伟教授课题组近日发表最新研究成果,他们建成世界上首个基于同源基因的水稻泛基因组综合数据库——水稻基因索引数据库。据介绍,这个数据库如同一本近义......
杂种优势已经在多种作物和动物育种中得到广泛应用,但其分子作用机理和有效预测方法仍不明确。近日,广东省农业科学院水稻研究所杂优中心团队在水稻杂种优势研究方面取得新进展。相关研究发表于ThePlantJo......
据英国《新科学家》杂志网站15日报道,火星土壤一般不适合种植植物,但美国科学家利用CRISPR基因编辑技术,使水稻的OsSnRK1基因发生突变,经过基因编辑的水稻能在恶劣的环境下发芽生长。研究人员称,......
“把种质资源、创新品种作为推动水稻生物育种创新的关键核心,通过科技与产业化双轮驱动,提高黑龙江水稻产业整体效益及农业综合竞争力。”新当选的全国人大代表、黑龙江省农业科学院绥化分院副院长聂守军研究员向科......
近日,中国农业科学院生物技术研究所作物耐逆性调控与改良创新团队揭示了脱落酸与生长素协同调控水稻根系响应外界土壤硬度的分子机制,为培育适应不同土壤硬度作物新品种提供了新的分子途径和有价值的基因资源。相关......
近日,广东省农业科学院水稻研究所分子育种团队在水稻泛基因组研究方面取得突破性进展。相关研究发表于基因组学研究知名杂志GenomeBiology。该论文第一单位为广东省农业科学院水稻研究所,王健博士为第......
近日,广东省农业科学院水稻研究所首次发现FLZ(FCS-LIKEZINCFINGERPROTEINS)家族基因参与调控植物开花时间,并部分揭示了OsFLZ2基因调控水稻抽穗期的分子机制,为后续培育不同......
近日,广东省农业科学院水稻研究所首次发现FLZ(FCS-LIKEZINCFINGERPROTEINS)家族基因参与调控植物开花时间,并部分揭示了OsFLZ2基因调控水稻抽穗期的分子机制,为后续培育不同......
中新网福州12月12日电(记者林春茵)福建福清的田野起伏连绵,风中带着晚稻的甘甜气息。钟昌穗和同事们又下乡了,他们的身影定格在田埂上,成为守望稻田的最美风景。记者日前跟随福州市妇联“领头雁计划”专访了......
粮食作物多年生化对于保障粮食安全和提高农业生产生态效益具有重要意义。云南大学的研究团队培育出可用于实际生产的多年生水稻品种。相关成果在《NatureSustainability》发表,论文的标题为:S......