|
|
| 植物到動(dòng)物的功能基因轉(zhuǎn)移首獲證實(shí) |
|
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所張友軍團(tuán)隊(duì)經(jīng)過20年追蹤研究，發(fā)現(xiàn)被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）認(rèn)定的迄今唯一“超級(jí)害蟲”煙粉虱，具有一種類似“以子之矛、攻子之盾”的本領(lǐng)：其從寄主植物那里獲得了防御性基因。
這是現(xiàn)代生物學(xué)誕生100多年來，首次研究證實(shí)植物和動(dòng)物之間存在功能性基因水平轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。相關(guān)科研成果2021年3月25日在線發(fā)表于《細(xì)胞》雜志，并作為封面文章于4月1日出版。這是我國(guó)農(nóng)業(yè)害蟲研究領(lǐng)域在《細(xì)胞》雜志的首篇論文，揭示了昆蟲如何利用水平轉(zhuǎn)移基因來克服宿主的防御，為探索昆蟲適應(yīng)性進(jìn)化規(guī)律開辟了新的視角，也為新一代靶標(biāo)基因?qū)虻臒煼凼镩g精準(zhǔn)綠色防控技術(shù)研發(fā)提供了全新思路。
從2001年起，張友軍就對(duì)煙粉虱產(chǎn)生興趣，關(guān)注重點(diǎn)在于它為何具有如此異乎尋常的“極度多食性”（已知其食物“菜單”包括600種以上植物），同時(shí)又是病毒的超級(jí)載體（已報(bào)道它能夠傳播300余種病毒）。而這正是它極易暴發(fā)成災(zāi)的主因。現(xiàn)代生物信息學(xué)和分子生物學(xué)以及生物化學(xué)、轉(zhuǎn)基因、生物學(xué)測(cè)定等方法為研究突破帶來可能。
2013年7月，張友軍團(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。此后，團(tuán)隊(duì)運(yùn)用同源基因進(jìn)化分析和異源蛋白表達(dá)技術(shù)等手段，證實(shí)了它是一種來源于植物的名為PMaT的基因。
研究人員介紹，在植物和昆蟲的共進(jìn)化過程中，植物能夠產(chǎn)生有毒的次級(jí)代謝產(chǎn)物（比如最常見的酚糖）來防御昆蟲侵害；但是酚糖在充當(dāng)植物“鎧甲”的同時(shí)，其過量表達(dá)又對(duì)植物本身生長(zhǎng)發(fā)育不利，于是植物就利用PMaT基因代謝酚糖來降毒。
煙粉虱“盜用”了植物源PMaT解毒基因變成自己的BtPMaT1基因（這一基因水平轉(zhuǎn)移事件發(fā)生在距今3500萬年~8600萬年間），這些基因由原子構(gòu)成的若干組堿基表達(dá)，在被煙粉虱“偷盜”之后，其結(jié)構(gòu)基本不變，功能大致相當(dāng)。煙粉虱由此獲得了對(duì)大多數(shù)植物“免疫”的本領(lǐng)，這正是巧妙的“以子之矛、攻子之盾”的生物防御策略�！�
《科學(xué)新聞》 (科學(xué)新聞2022年2月刊 封面)