下载本文档
版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
本文格式为Word版,下载可任意编辑——小虫窃取植物基因,获得抗毒超能力顾卓雅
动物世界里的“绝世神偷〞
当你赖以为生的食物有毒,怎么办?是选择放弃还是夺得解药?
数千万年前,面对有毒植物,烟粉虱成功窃取了植物的“解药配方〞。
自此,它们不惧植物毒素,大吃四方,食谱扩展到全球600多种不同植物,成为植物最厌恶的昆虫之一。
近日,在《细胞》的封面文章中,中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军团队透露了烟粉虱通过窃取本属于植物的解毒基因,获得对植物毒素的抗性,这是科学家首次发现动物通过基因水平转移,窃取并使用植物的基因。
《细胞》对该研究进行报道
烟粉虱
植物、昆虫攻防战
故事还要追溯到4亿年前,植物被食草昆虫啃食的那一刻。
为了防止被吃,植物想尽方法防卫,进化出了坚硬的树皮和蜡质的角质层,以及或坚硬或密集的刺。但假如食草昆虫突破了这些屏障,植物该怎么办呢。
对此,植物进化出次生代谢产物来进行生化防卫,其中最丰富的一类就是酚昔,可以影响食草昆虫的生长、发育和行为。但酚苷也会让植物自己中毒,好在植物自己配有解毒剂―酚昔丙二酰转移酶,这个酶可以将丙二酰基团连接到酚昔上,改變酚苷的结构,解除毒性。这样,植物就可以把酚苷安全储存在自己身体里了。
这本是一个十分奇妙的方法,可百密一疏,最重要的解毒剂配方―编码酚苷丙二酰转移酶的基因BtPMaT1,却被蚜虫的亲戚、体长不过1毫米的烟粉虱偷走放进了自己的基因组中,世代传承。
研究者发现,烟粉虱不仅偷走了植物的解毒剂配方,还熟练把握了制作工艺并充分使用。因此,当植物再次利用特定酚昔来对抗虫害时,烟粉虱就能用上植物的解药化解酚营,完全不会受到任何影响。
如何确认基因是“偷〞的
烟粉虱这种跨物种窃取基因的行为,在生物学上称为基因水平转移。
基因水平转移看似有悖父母遗传给后代的常理,却并不稀奇。在微生物界,窃取基因就是常规操作,这也是为什么一旦一种细菌产生了抗药基因,很快就会传播到其他的细菌中。
而植物或动物偷到微生物基因的案例相对少一些,由于整个过程繁杂好多,外部的基因要进入细胞核,整合到基因组中,并产生相应的功能,还得进入生殖细胞才能传承。
即便如此,也有不少成功者,譬如咖啡果小a,就偷到了细菌的HhMAN1基因,获得了从难以消化的植物细胞壁提取更多营养的能力。植物与动物间的基因水平转移就更少了。甚至直到这篇论文之前,人们从未观测过。
一方面,植物与动物间的基因传递更为繁杂;另一方面,要证明基因水平转移也着实不易,由于能够发生基因水平转移的物种,必然存在十分密切的关系,试验中要将两者的遗传物质完全区分十分困难。
对于烟粉虱来说,研究者必需提供两个证据:一是证明基因确实是从植物中来,另一点要证明不是试验中植物寄主的污染。
在最新的研究中,研究人员观测了烟粉虱偷到的解毒剂配方——BtPMaT1的序列,发现确实跟植物基因组中的原版配方十分接近,而在其他节肢动物基因组中却完全没有。进一步的进化分析,也证明白这确实是来源于植物的配方。
为了证明检测到的序列不是源于污染,研究人员观测了烟粉虱BtPMa丁1基因两侧的序列,发现周边是两个典型的节肢动物基因,说明这个解毒剂配方真的被写进烟粉虱的基因组中了。而不管身在何方、吃了什么食物的烟粉虱,都会产生解毒剂。基于这些证据,研究人员确定这个基因不是源于污染,而确实是被烟粉虱通过基因水平转移“偷到了手〞。
以彼之道,还施彼身
烟粉虱是一个物种复合体,包含30个以上形态上无法区分的物种。它虽然很小,却已经成为全球危害最大的害虫之一。
烟粉虱对植物的危害是多方面的。烟粉虱若虫从卵孵化后,数小时内就开始吸食植物。若虫和成虫往往大量聚集在植物叶片后面,用针状的刺吸式口器刺入植物吸食汁液,给植物造成直接伤害。
不仅如此,和它的亲戚蚜虫一样,烟粉虱会分泌大量的蜜露,刺激霉菌生长。最可怕的是,烟粉虱还能携带超过100种植物病毒,导致植物患病。
从前,如何防治烟粉虱是世界性难题,但有了现在的发现,人们可以针对烟粉虱偷到的解毒剂来考虑对策。试验中,研究人员使用RNA干扰技术阻止烟粉虱生产解毒剂。失去了解毒剂的保护,烟粉虱成虫吃下某些酚苷后的死亡率果真上升了。
随后,研究人员又使用病毒诱导的基因默然技术,让烟粉虱爱吃的番茄叶片可以进行RNA干扰,吃了这些番茄叶片的烟粉虱成虫同样死亡率上升,繁殖力下降。
研究人员还进一步制作了转基因番茄,这种番茄可以自己表达BtPMaT1基因的发夹状尺NA,使烟粉虱的解毒剂失效,在田间试验中造成了很高的烟粉虱死亡率。当然,这个结果的真正应用还有待于更深入的试验,来确保转基因对番茄本身和其他生物,
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 保定电力职业技术学院《材料加工数值模拟》2023-2024学年第一学期期末试卷
- 宝鸡中北职业学院《建筑智能环境学》2023-2024学年第一学期期末试卷
- 包头轻工职业技术学院《德育论》2023-2024学年第一学期期末试卷
- 2025版文化艺术节摊位租赁合同包含活动策划3篇
- 2025年度矿石资源开发与产业合作合同范本3篇
- 安阳职业技术学院《误差理论与测量平差基础》2023-2024学年第一学期期末试卷
- 安阳职业技术学院《房地产估价》2023-2024学年第一学期期末试卷
- 2024年第3期农产品采购合同的采购数量与质量标准带眉脚
- 2024年物业管理员雇佣合同3篇
- 2024年版桥梁箱涵施工人力承包合同版B版
- GB/T 30595-2024建筑保温用挤塑聚苯板(XPS)系统材料
- 2024年人教版八年级地理上册期末考试卷(附答案)
- 医学免疫学-医学检验专业学习通超星期末考试答案章节答案2024年
- 《稻草人》阅读题及答案
- 独立基础土方开挖施工方案
- (建筑工程管理)常熟市建设工程施工图审查工作
- 国家职业技术技能标准 X2-10-07-17 陶瓷产品设计师(试行)劳社厅发200633号
- 瑜伽基础知识题库单选题100道及答案解析
- 广东省广州市2024年中考数学真题试卷(含答案)
- 【中图】八上地理知识点总结
- 2024年资格考试-注册质量经理考试近5年真题附答案
评论
0/150
提交评论