客观日本

日葡联合查明万寿菊防治线虫的机制

2019年05月28日 农林牧渔
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日本的中部大学、理化学研究所和葡萄牙埃武拉大学合作,通过用线虫进行基因研究确认,备受欢迎的观赏花卉万寿菊(照片1)具有杀虫作用,线虫碰到万寿菊根部分泌的物质后,表面会产生具有解毒作用的酶。

日葡联合查明万寿菊防治线虫的机制

照片1:万寿菊

土壤中的病虫害侵袭农作物后会导致作物枯萎。在各种病虫害中,线虫造成的灾害尤其严重,而且线虫作为一种难以防治的害虫,已经成为全球性的问题。有调查报告显示,线虫每年在全世界造成的损失高达1000亿美元。人们早就知道万寿菊具有防治线虫的作用,一直在农作物的休耕期或轮作期将其作为对抗线虫的作物种植。以前虽然预测到发挥主要效果的是万寿菊根部分泌的化学物质α三联噻吩的氧化作用,但一直没有对其进行证明的研究报告。

此次,研究小组在细胞和基因水平上查明了万寿菊根部分泌的α三联噻吩是如何有效发挥杀虫作用的。研究小组利用实验生物线虫秀丽隐杆线虫确认,α三联噻吩显示出了氧化应激性杀线虫作用。具体来说,研究小组利用基因编辑技术等,制作了受到氧化应激时会产生解毒酶谷胱甘肽S-转移酶(GST)等、同时能激发绿色荧光蛋白(GFP)发光的线虫。为这种线虫施用α三联噻吩后发现,线虫表皮出现解毒反应并死亡(照片2)。

日葡联合查明万寿菊防治线虫的机制

照片2:线虫产生解毒酶的情形。

左边为荧光显微镜图像,右边为明视野显微镜图像。研究小组制作了转基因线虫,并用绿色荧光蛋白GFP标记了解毒酶GST的效果,使其可以直观确认。A和B为没有施用毒物时,不发荧光。C和D是施用毒性合成化合物丙烯酰胺时。线虫全身发荧光,可以看出毒物渗透到了体内。E和F是施用α三联噻吩(与万寿菊根部分泌的物质相同)时,表皮发荧光并死亡。这表明,α三联噻吩无需经口进入线虫体内,通过表皮就能有效浸透到体内将其杀死。

此次的研究成果已经发表在英国生物学专业期刊《开放生物学》(电子版)上 (日文发布全文

文:JST客观日本编辑部

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