葉蜜腺和無蜜腺的表型。李付廣供圖
蜜腺植物中GaNEC1的沉默。李付廣供圖
花外蜜腺在被子植物100多個科中都有報道，其分泌的蜜汁可以作為食物吸引螞蟻等互惠動物來對抗食草性昆蟲，增加植物—互惠動物適應性。近日，國際期刊《植物生物技術》（Plant Biotechnology Journal）發表了中國農業科學院棉花研究所（以下簡稱中棉所）最新成果，發現亞洲棉中無蜜腺性狀在中國的傳播演化過程中受到強烈的選擇。
論文通訊作者、中棉所研究員李付廣介紹，花外蜜腺對研究植物—動物互作及抗蟲育種具有重要意義，然而其在植物科學中的研究相對薄弱，被稱為“植物科學的睡美人”。
該研究調查了棉屬27個種的葉片蜜腺，發現亞洲棉中無蜜腺性狀是由自然突變產生。進一步對有無葉蜜腺棉花材料進行染色體分化情況分析發現，無蜜腺性狀受到強烈的自然人工選擇作用。研究團隊推測，無蜜腺性狀更適合中國南方和長江流域的農業地理氣候。
研究團隊通過精細定位將候選區間縮小到~96 kb，該區間包含3個基因，其中GaNEC1基因所編碼蛋白包含5個氨基酸刪除，該突變可能引起蛋白質三維結構改變，導致蛋白功能發生改變。該基因受到茉莉酸、茉莉酸抑制劑、乙烯、生長素及傷害誘導，在有蜜腺棉花品種中干涉該基因表達，蜜腺細胞的形態發生明顯變化，證實該基因參與調控棉花蜜腺發育。
李付廣說，他們的研究在棉花間接防御害蟲的遺傳機制方面取得重要進展，揭示了蜜腺發育的關鍵調控基因，并構建蜜腺生長發育的調控網絡，發現苯丙烷代謝途徑可能在棉花間接防御過程中發揮重要作用，為研究植物—動物互作和利用蜜腺性狀育種奠定了基礎，對棉花抗蟲育種具有重要意義。
相關論文信息：https://doi.org/10.1111/pbi.13366
