Silverleaf粉底携带植物衍生的排毒基因,新的研究表明

silverleaf粉虱(掺入一个称为的基因BtPMaT1从植物进入其基因组大约3500万年前,现在使用它来中和毒素植物用来捍卫昆虫,允许粉虱安全地在植物上喂食。

Silverleaf粉虱(Bemisia tabaci)携带植物衍生的酚醛糖苷丙二醇转移酶基因Btpmat1,使昆虫能够中和宿主植物中的酚糖苷。图像信用:XIA等,DOI:10.1016 / J.Cell.2021.02.014。

Silverleaf粉虱()携带一种植物来源的酚类葡萄糖苷丙二酰转移酶基因BtPMaT1,这种基因可以使昆虫中和寄主植物中的酚类苷。图片来源:夏, doi: 10.1016 / j.cell.2021.02.014。

植物用大量有毒化合物来保护自己,然而大多数植物是昆虫的食物。

食草昆虫抵抗植物防御的进化过程在很大程度上仍是未知的。

Silverleaf粉虱是一种攻击全球至少600种不同植物的大都会农业害虫。

该昆虫还载体了几种严重的植物病原病毒,是研究克服植物防御的分子机制的优秀模型。

Neuchâtel大学的研究人员泰德·特林斯博士说:“这似乎是有记录以来第一个将功能基因从植物水平转移到昆虫身上的例子。”

“你在任何其他昆虫物种中都找不到这种基因BtPMaT1,它能中和这种植物产生的有毒化合物。”

“植物可能在自己的细胞内使用BtPMaT1以无害的形式储存有毒化合物,所以植物不会毒害自己。”

特林斯博士及其同事利用遗传和系统发育分析相结合的方法,揭示了大约3500万年前,银叶粉虱窃取了这种防御基因,赋予了这种昆虫自己解毒这些化合物的能力。

“我们认为植物中的病毒可能已经占据了BTPMAT1基因,并且在通过粉虱摄取后,病毒尤其必须在昆虫内部做某事,即该基因被整合到粉虱基因组中,”罗林博士说。

“当然,这是一个极其不太可能的事件,但如果您认为大约数百万年和数十亿个单独的昆虫,病毒和植物,那么这可能发生在一段时间内,如果获得的基因是一个好处昆虫,那么它将进化地受到青睐和可能传播。“

“我们一直在问自己的问题之一是这些昆虫如何获得这些令人难以置信的适应来规避植物防御,并且随着这个发现,我们已经透露了为什么的一个原因,”他补充道。

研究人员开发了一种干扰白蝇BtPMaT1基因的小RNA分子,使白蝇对这种植物的有毒化合物敏感。

“这项设计最令人兴奋的一步是,我们的同事对番茄进行基因改造,开始生产这种RNA分子,”特林斯博士说。

“一旦白蝇以西红柿为食,并摄入了这种植物产生的RNA,它们的BtPMaT1基因就会沉默,导致这种昆虫100%的死亡率,但基因操作对其他测试昆虫的生存没有影响。”

发现发表在杂志上细胞

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吉兴夏。奶嘴劫持了一种植物解毒基因,从而中和植物毒素。细胞,于2021年3月25日在线发布;doi: 10.1016 / j.cell.2021.02.014

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