多組學聯合分析機構帶你了解青蓮客戶文章—麥蚜唾液蛋白效應子抑制小麥免疫反應機制

自然界中有多種非生物和生物因子都會對植物的生長發育造成不利影響，嚴重時甚至會導致植物的死亡。植物對這些逆境脅迫都有很強的響應機制，已經進化出了復雜的防御系統來抵御病原體和昆蟲。應用蛋白質組學技術研究在逆境脅迫下植物蛋白質種類及表達量的變化，有助于了解脅迫因子的傷害機制以及植物的適應機制，為研發新型防控技術及培育新的抗性品種提供新的思路。

標題：The salivary effector protein Sg2204 in the greenbug Schizaphis graminum suppresses wheat defense and is essential for enabling aphid feeding on host plants.

期刊：Plant Biotechnology Journal（IF =13.263）

時間：2022.07

背景

小麥是世界主要糧食作物，麥蚜為小麥生產上的重大害蟲，嚴重威脅小麥生產及糧食保障，培育抗蟲小麥品種是防止蚜蟲為害為經濟有效的途徑之一。但蚜蟲為典型的刺吸式害蟲，對寄主植物適應性強，在取食過程中可通過分泌唾液蛋白效應子逃避寄主植物防衛反應。目前針對麥蚜—小麥互作分子機制研究不夠深入，導致生產上抗蚜品種長期匱乏。

文章重要點

作者通過轉錄組結合蛋白組學鑒定技術（青蓮百奧提供技術支持）發現并證明了麥蚜唾液蛋白效應子Sg2204可克制小麥防御反應從而促進麥蚜的寄主適應性。

研究思路

（公眾號回復關鍵詞“0808研究思路”獲得高清原圖）

研究內容

作者以麥蚜主要種類之一麥二叉蚜為研究對象，通過蚜蟲唾液腺轉錄組及唾液蛋白質譜聯合分析成功鑒定76個唾液蛋白（蛋白鑒定部分由青蓮百奧提供技術支持）。通過卡值篩選（分子量 <30 kDa，分泌蛋白預測，有肽段>2，功能未知）選出9種候選效應子（ Sg1350、Sg1625、Sg1655、Sg1670、Sg1695、Sg1762、Sg1920、Sg1993 、Sg2204）。采用RT-qPCR檢測9個候選效應基因在蚜蟲唾液腺、頭、胸、腹部和中腸的表達。結果顯示，所有9個候選效應因子都在蚜蟲的唾液腺中特異性表達，其中未知蛋白Sg2204在蚜蟲取食小麥過程中高表達。

進一步研究Sg2204在克制BAX和PAMPinf1誘導的程序性細胞死亡(PCD)中的潛在作用。作者在煙草葉片中瞬時表達候選效應子Sg2204，結果顯示過表達Sg2204可顯著克制BAX及INF1觸發的植物細胞死亡和免疫反應。為了研究Sg2204對宿主植物免疫的克制作用，將Sg2204克隆到表達載體pEDV6中，利用熒光素Etanh介導的傳遞系統將其導到小麥葉片中。發現在小麥中瞬時表達Sg2204后可克制胼胝質積累及水楊酸茉莉酸介導的植物防御反應。

而后用Sg2204處理小麥喂食蚜蟲來研究Sg2204對蚜蟲攝食行為的影響。發現，以Sg2204處理的小麥葉片為食的蚜蟲的重量顯著高于對照葉片。經Sg2204處理后的葉片上，蚜蟲成蟲產生的若蟲數量也顯著高于對照葉片。這些結果表明，蚜蟲攝食了表達Sg2204小麥葉片后存活率、產蚜量及韌皮部取食時間顯著增加。應用納米載體介導的RNAi技術，將Sg2204沉默后則出現相反的現象。Sg2204沉默的蚜蟲誘導了更強的小麥防御反應，并對蚜蟲的攝食行為、存活和繁殖力產生了負面影響。同時利用納米載體介導技術沉默四種蚜蟲的Sg2204同源物也顯著降低了蚜蟲在寄主植物上的表現。結果證實了Sg2204在克制小麥防御反應中的重要作用，同時采用納米材料介導的RNAi技術在麥蚜防控中的具有廣大的應用潛力。

總結

作者的研究結果證明了麥蚜唾液蛋白效應子Sg2204可克制小麥防御反應，從而促進麥蚜的寄主適應性。研究結果還表明，利用納米體介導的RNAi技術沉默Sg2204及其同源物可有效降低蚜蟲寄主適應性。這些結果為谷物蚜蟲與植物相互作用的分子機制和基于RNAi技術的麥蚜防控策略提供了新的見解。