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本報(bào)訊?華東師范大學(xué)生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院陳小勇團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外團(tuán)隊(duì)合作，以榕屬植物薜荔及其專(zhuān)性傳粉者薜荔榕小蜂為研究對(duì)象，通過(guò)組裝兩個(gè)物種的高質(zhì)量基因組并結(jié)合多組學(xué)分析方法，首次確定了傳粉小蜂識(shí)別宿主榕屬植物和幼蟲(chóng)適應(yīng)宿主化學(xué)防御的分子機(jī)制。該研究以薜荔和薜荔榕小蜂為例，揭示了強(qiáng)制性共生互惠體系中植物與傳粉昆蟲(chóng)相互適應(yīng)的分子機(jī)制。相關(guān)研究論文近日發(fā)表于《自然—生態(tài)學(xué)與進(jìn)化》。
傳粉昆蟲(chóng)與蟲(chóng)媒傳粉植物間的相互適應(yīng)是驅(qū)動(dòng)這兩大生物類(lèi)群多樣化的重要機(jī)制，但兩者相互適應(yīng)的分子機(jī)制尚不清楚。榕屬植物僅依靠專(zhuān)性榕小蜂傳粉，這些小蜂也僅能利用榕屬的隱頭花序繁衍后代，幼蟲(chóng)通過(guò)吸收植物養(yǎng)分成長(zhǎng)。這一高度特化的強(qiáng)制性共生關(guān)系通過(guò)傳粉小蜂識(shí)別宿主榕屬植物釋放的特殊氣味，以及小蜂幼蟲(chóng)適應(yīng)宿主植物化學(xué)防御得以維系。
該研究首先從野外采集薜荔花序釋放的氣味，采用氣相色譜分析、昆蟲(chóng)信息素檢測(cè)技術(shù)和昆蟲(chóng)行為學(xué)實(shí)驗(yàn)鑒定出薜荔釋放的特異性吸引薜荔榕小蜂的揮發(fā)性物質(zhì)癸醛。通過(guò)比較基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組分析以及功能驗(yàn)證，確定了傳粉小蜂結(jié)合癸醛的氣味結(jié)合蛋白，并確定了薜荔在接受前期和接受期調(diào)控排斥小蜂的壬醛及吸引小蜂的癸醛生物合成途徑。
論文共同第一作者、該學(xué)院副教授王嶸介紹說(shuō)，薜荔榕小蜂成蟲(chóng)將卵產(chǎn)在薜荔花序的雌花子房中形成蟲(chóng)癭，其幼蟲(chóng)依靠植物提供的養(yǎng)分生長(zhǎng)發(fā)育，故薜荔榕小蜂幼蟲(chóng)與薜荔也存在拮抗關(guān)系。研究人員發(fā)現(xiàn)，被傳粉小蜂幼蟲(chóng)占據(jù)的蟲(chóng)癭中防御性次生代謝物組成與正常薜荔種子高度相似，小蜂產(chǎn)卵行為并未引發(fā)植物的應(yīng)激反應(yīng)、提高化學(xué)防御力。
專(zhuān)家表示，這項(xiàng)研究首次揭示了傳粉者與植物間的共生關(guān)系維持的分子機(jī)制與相關(guān)重要基因，這些發(fā)現(xiàn)拓寬了人們對(duì)共生關(guān)系形成機(jī)制的理解。（黃辛）
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1038/s41559-021-01469-1
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