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小虫窃取植物基因,获得抗毒超能力

2021-01-12顾卓雅

科学大众(中学) 2021年11期
关键词:植物

顾卓雅

动物世界里的“绝世神偷”

当你赖以为生的食物有毒,怎么办?是选择放弃还是夺得解药?

数千万年前,面对有毒植物,烟粉虱成功窃取了植物的“解药配方”。 自此,它们不惧植物毒素,大吃四方,食谱扩展到全球600多种不同植物,成为植物最讨厌的昆虫之一。

近日,在《细胞》的封面文章中,中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军团队揭示了烟粉虱通过窃取本属于植物的解毒基因,获得对植物毒素的抗性,这是科学家首次发现动物通过基因水平转移,窃取并使用植物的基因。

《细胞》对该研究进行报道

烟粉虱

植物、昆虫攻防战

故事还要追溯到4亿年前,植物被食草昆虫啃食的那一刻。

为了防止被吃,植物想尽办法防御,进化出了坚硬的树皮和蜡质的角质层,以及或坚硬或密集的刺。但如果食草昆虫突破了这些屏障,植物该怎么办呢。

对此,植物进化出次生代谢产物来进行生化防御,其中最丰富的一类就是酚昔,可以影响食草昆虫的生长、发育和行为。但酚苷也会让植物自己中毒,好在植物自己配有解毒剂―酚昔丙二酰转移酶,这个酶可以将丙二酰基团连接到酚昔上,改變酚苷的结构,解除毒性。这样,植物就可以把酚苷安全储存在自己身体里了。

这本是一个非常巧妙的方法,可百密一疏,最重要的解毒剂配方―编码酚苷丙二酰转移酶的基因BtPMaT1,却被蚜虫的亲戚、体长不过1毫米的烟粉虱偷走放进了自己的基因组中,世代传承。

研究者发现,烟粉虱不仅偷走了植物的解毒剂配方,还熟练掌握了制作工艺并充分使用。……

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