虫害是农业生产的一大难题,会造成作物减产、品质下降,直接威胁粮食安全。和动物不一样,植物不能躲开啃食,但遇到虫害时,能及时察觉并启动自我保护。这其中是什么因素在起作用呢?针对这个问题,中国科学院分子植物科学卓越创新中心科研团队通过研究,揭示出植物察觉昆虫侵害后启动防御的一种新机制。该成果12日在国际学术期刊《自然》发表。
科研团队以危害水稻的稻绿蝽为研究对象,发现这种害虫取食时会释放一种特殊核酸酶NVR1,它在分解植物核糖核酸的同时,会产生一类小分子。这个小分子就是害虫留下的特殊标记。水稻体内有一种蛋白NIB1,专门负责捕捉这个信号。一旦收到“警报”,NIB1就会在细胞核里聚集,启动防御反应。
通过进一步研究,科研人员发现稻纵卷叶螟、绿盲蝽、棉铃虫等多种害虫,都能分泌同类核酸酶,而负责识别信号的蛋白,在绝大多数陆生植物里普遍存在。这意味着,这是一套植物对抗各类害虫的防御机制。实验还显示,这种核酸降解产生的小分子,可以直接当作免疫诱导剂使用。给植物外源施用,就能提前增强它的抗虫能力。
这项研究刷新了人们对植物抗虫免疫的理解,跳出了以往的认知框架,为挖掘抗虫基因、培育抗虫新品种、开发新型绿色植物疫苗提供了新思路,也为我们认识植物和害虫之间的攻防博弈过程,提供了重要的理论参考。
(总台央视记者 帅俊全 褚尔嘉)