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研究人员确定了帮帮我的基因来自玉米的香气

当玉米幼苗被毛虫啃食时,它们会通过释放吸引寄生蜂的气味化合物来保护自己,这些寄生蜂的幼虫会消耗毛虫 - 但并非所有玉米品种在提供化学信号方面都同样有效。德国马丁路德大学Halle-Wittenberg,康奈尔大学和博伊斯汤普森研究所(BTI)的研究人员使用26种玉米品种来鉴定负责发送“帮助我”的基因。寄生蜂的信号。他们的研究发表在植物细胞中,填补了我们对产生这些香味化合物的酶的认识的几个空白,这些化合物被称为萜烯。通过育种最有效的萜烯生产基因,育种者可以开发出能够更好地抵御毛虫攻击的玉米品种。

研究人员确定了帮帮我的基因来自玉米的香气

“这项研究非常好地展示了科学家之间的合作,从基因组学到小分子化学等多种专业领域的合作,可以为植物防御性新陈代谢带来新的见解,”该论文的共同作者,BTI教授Georg Jander说。

嫩嫩的玉米幼苗没有厚的茎和纤维叶来保护自己,因此毛虫,包括棉叶虫,甜菜夜蛾和其他害虫,可以对农民的田地造成巨大的破坏。幼虫通过喂食破坏幼苗的叶子后,植物开始合成具有强烈香气的萜烯混合物。寄生黄蜂学会将这些化学物质识别为啃食幼虫的气味,然后下降到毛虫体内产卵。在年轻的黄蜂致命地消耗毛虫的内脏后,它从身体中出现。在田间试验中,玉米植物周围的萜烯的靶向释放减少了饥饿的毛虫的损害。

该论文的第一作者Annett Richter现在是BTI Jander实验室的博士后科学家,对不同种类的玉米进行了测试,结果发现他们生产的萜烯含有多种混合物和数量用于防御。她在马丁路德大学的资深作家JörgDegenhardt的博士研究中完成了这项工作。在康奈尔大学教授和美国农业部农业研究站科学家Ed Buckler实验室的科学家的帮助下,研究人员检查了26种玉米品种的基因组,寻找与萜烯生产的遗传联系,并将它们映射到染色体上的位置。

使用来自这些染色体区域的基因,Richter鉴定了三种在萜烯合成途径中起作用的新酶,以产生芳樟醇,橙花叔醇和其他萜烯。除了可用于玉米防御外,芳樟醇是香水和化妆品中的常见成分,因为它具有花香,柑橘香味。

“利用这些信息,我们已经进行了映射分析,因此我们可以找出哪种基因对于哪种挥发物很重要,”里希特说。“知道这些基因的定位在哪里很有意思,因为那样你就可以将这种基因与不能生产它们的品系交叉。”

现在关于哪些基因负责哪些萜烯的问题,里希特将继续研究这些基因是如何被调节的。通过更好地了解萜烯生产的遗传和调控,研究人员可以利用育种来改善不同品系的这些性状,从而创造更多抗毛虫的玉米。

“目的是改善其自然防御的挥发性信号,现在育种者有机会使用这些防御基因。” 里希特说。

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