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害虫消化酶反倒“帮”了水稻,剪出的RNA碎片唤醒植物抗虫免疫

时间:2026-11-13 07:11:19来源:互联网编辑:快讯

当稻绿蝽将口器刺入稻穗、注入消化液并开始吸食时,它恐怕不会想到,自己正在给对方“递情报”。中国科学院分子植物科学卓越创新中心陈晓亚院士团队与万里研究团队的合作成果,近日登上国际权威期刊《自然》,他们发现了一条植物识别虫害的全新通路——害虫消化食物的“工具”,竟成了植物拉响防御警报的“扳机”。

稻绿蝽是一种常见的农业害虫,取食方式颇为特殊:先将唾液中的消化酶送入植物组织,把大分子拆解成可吸收的小分子,再逐一“进食”。团队在分析其唾液成分时,锁定了一种名为NVR1的T2核酸酶。这种酶在切割植物RNA的过程中,会释放出2′,3′-环核苷酸这一特殊产物。

正是这些碎片化的分子,被水稻“察觉”了。研究团队鉴定出一种富含甘氨酸的RNA结合蛋白NIB1,它能够捕捉带有环磷酸末端的核酸片段。一旦捕获成功,NIB1便在细胞核中汇聚成液滴状的凝聚体,进而召募免疫关键枢纽蛋白EDS1,最终激活下游一系列抗虫响应。打个比方:核酸酶是剪碎RNA的“刀”,环核苷酸是刀落下的“声响”,NIB1则是那个听见声响后立刻集结同伴的“哨兵”,凝聚体则将分散的个体组织成一个高效运作的“作战室”。

论文共同第一作者、博士后郭晓祥强调,植物并不具备动物式的神经系统,其对虫害的“感知”本质上是细胞间精确的化学识别过程。昆虫进攻时释放的多种活性物质,恰恰为植物提供了可被侦测的线索。

功能验证的数据同样清晰:敲除NIB1基因的水稻,遭受虫害后损失明显加重;而将NIB1表达量上调后,植株的耐虫性能显著提升。更值得关注的是,在温室条件及田间试验中,直接向植株喷施这类核酸酶降解产物,同样能有效唤起植物的防御状态,其作为新型免疫诱抗剂的应用价值初步显现。

这项工作触及的并非孤例。研究者检测发现,与NVR1同源的分泌型T2核酸酶同样出现在稻纵卷叶螟、绿盲蝽、棉铃虫等多种农业害虫体内;而NIB1的同源蛋白则在陆生植物谱系中广泛分布,蕨类、松树以及小麦、玉米、棉花等重要作物中均能找到。这意味着,“借敌之刀、闻声布防”的策略可能在植物界具有普遍性,为应对不同类型害虫提供了广谱性理论基础。

陈晓亚院士用“双刃剑”来形容植物免疫的复杂性。防御反应的启动伴随能量消耗,若长期处于激活状态,植株的生长速度可能受到牵制。因此,将这一发现转化为田间可用的技术方案时,诱导剂的喷施时机、用量及药效持续时间,都需经过严谨的权衡与测算。

害虫的消化装置,经过漫长博弈,反而变成了对方手中的预警雷达——这一幕生动呈现了协同演化中攻防双方的相互塑造,也为抗虫种质资源挖掘、新品种选育及绿色植保产品研发开辟了新的方向。

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