| 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所所長(zhǎng)、研究員張友軍： |
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| 揭秘害蟲(chóng)“偷盜”植物解毒機(jī)制 |
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問(wèn)：團(tuán)隊(duì)在對(duì)煙粉虱做基因組測(cè)序時(shí)發(fā)現(xiàn)其體內(nèi)的植物源基因，請(qǐng)問(wèn)這個(gè)基因是什么？承擔(dān)了何種功能？
張友軍：這個(gè)基因叫做丙二�；D(zhuǎn)移酶。
在昆蟲(chóng)和植物長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中，昆蟲(chóng)去吃植物，植物就會(huì)產(chǎn)生一些防御物質(zhì)來(lái)抵御昆蟲(chóng)，讓昆蟲(chóng)不吃或者吃了以后可能中毒。那么，植物產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物是什么呢？酚糖就是其中一種。
當(dāng)昆蟲(chóng)吃植物的時(shí)候，植物會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生大量的酚糖，用以對(duì)付昆蟲(chóng)。但是植物產(chǎn)生的大量酚糖，對(duì)其本身生長(zhǎng)發(fā)育也是不利的。所以在沒(méi)有昆蟲(chóng)威脅的時(shí)候，植物就需要把酚糖降解掉，這樣才能維持正常的生長(zhǎng)發(fā)育。丙二�；D(zhuǎn)移酶基因就起到這個(gè)作用，它能將植物體內(nèi)過(guò)量的酚糖代謝和降解掉，從而保持植物正常生長(zhǎng)發(fā)育。
問(wèn)：在自然界中，從植物到動(dòng)物的基因轉(zhuǎn)移普遍嗎？還有其他已經(jīng)被證實(shí)的物種之間的基因轉(zhuǎn)移嗎？
張友軍：在自然界進(jìn)化過(guò)程中，水平基因轉(zhuǎn)移是非常普遍的現(xiàn)象，它是生物進(jìn)化非常重要的資源力量，特別是隨著近年來(lái)基因測(cè)序的完成，大家對(duì)于水平基因轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的了解越來(lái)越深入。
比如，我們經(jīng)常提到的大腸桿菌，它有80%以上的基因都是外來(lái)的，是從別的生物體轉(zhuǎn)移到大腸桿菌里的。又如低等水生生物貝類(lèi)，已有研究發(fā)現(xiàn)，其大概有20%的基因來(lái)源于別的生物。
但是對(duì)于從植物到動(dòng)物的水平基因轉(zhuǎn)移，過(guò)去有過(guò)一兩例報(bào)道，但大家只是發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象，至于基因轉(zhuǎn)移到動(dòng)物體內(nèi)后是否具有某種功能，人們并不清楚。我們的實(shí)驗(yàn)第一次發(fā)現(xiàn)且證實(shí)了基因從植物轉(zhuǎn)到煙粉虱體內(nèi)，而且轉(zhuǎn)移的基因保留了和原來(lái)在植物體內(nèi)相同的功能。換言之，我們的研究首次證實(shí)了功能基因從植物到動(dòng)物的轉(zhuǎn)移。
問(wèn)：團(tuán)隊(duì)是如何發(fā)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的？
張友軍：這與我們技術(shù)的進(jìn)步密切相關(guān)。這些年，基因測(cè)序技術(shù)的發(fā)展、全基因組測(cè)序的完成，使得我們有能力偵測(cè)到、檢測(cè)到水平基因轉(zhuǎn)移的可能性。
我們一直在思考，很多植物體內(nèi)都含有酚糖這種重要的植物次生代謝產(chǎn)物，煙粉虱要吃這么多植物，首先必須克服植物體內(nèi)的酚糖，這就促使我們?nèi)パ芯繜煼凼烤故侨绾慰朔参锓犹堑摹?/span>
正是因?yàn)槲覀冇羞@樣的追求，希望了解煙粉虱能夠克服酚糖的原因，加之又獲得了煙粉虱全基因組系列，幾個(gè)事件結(jié)合在一塊，才最終發(fā)現(xiàn)了這一非常罕見(jiàn)的現(xiàn)象——煙粉虱從植物體里面“偷竊”了丙二�；D(zhuǎn)移酶基因，并把“偷竊”來(lái)的基因整合到自己的基因組里，發(fā)揮著與原來(lái)在植物體內(nèi)相同的功能，即代謝酚糖。■
《科學(xué)新聞》 (科學(xué)新聞2022年2月刊 封面)