科学家发现花外蜜腺如何帮助棉花防御害虫

叶蜜腺和无蜜腺的表型。李提供的图纸

蜜腺植物中GaNEC1的沉默。李提供的图纸

在100多个被子植物科中已经报道了花外花蜜。花蜜分泌的花蜜可以作为食物来吸引互惠动物，如蚂蚁，以抵御食草昆虫，并增加植物对互惠动物的适应性。最近，国际期刊《植物生物技术杂志》发表了中国农业科学院棉花研究所(以下简称中国棉花研究所)的最新成果，发现亚洲棉花的无花蜜性状在中国的传播和进化过程中被强烈选择。

《通讯》作者、中国棉花研究所研究员李·说，花外蜜腺对植物-动物相互作用和抗虫育种研究具有重要意义。然而，它在植物科学方面的研究相对薄弱，被称为“植物科学的睡美人”。

本研究调查了27种棉花叶片的蜜腺，发现亚洲棉的无蜜腺性状是由自然突变产生的。进一步分析有无蜜腺的棉花材料的染色体分化表明，无蜜腺性状受到自然人工选择的强烈影响。研究小组推测，无花蜜性状更适合中国南方和长江流域的农业地理和气候。

研究小组通过精细定位将候选区间缩小到约96 kb，包括3个基因，其中由GaNEC1基因编码的蛋白质含有5个氨基酸缺失。突变可能导致蛋白质三维结构的改变和蛋白质功能的改变。该基因由茉莉酸、茉莉酸抑制剂、乙烯、生长素和损伤诱导，干扰了该基因在有蜜腺的棉花品种中的表达，蜜腺细胞形态发生明显变化，证明该基因参与了棉花蜜腺的发育调控。

李说，他们的研究在棉花间接抗虫遗传机制方面取得了重要进展，揭示了花蜜发育的关键调控基因，构建了花蜜生长发育的调控网络。发现苯丙烷代谢途径可能在棉花间接防御中发挥重要作用，为研究植物-动物相互作用和利用花蜜性状进行育种奠定基础，这对棉花抗虫育种具有重要意义。

相关论文信息:https://doi.org/10.1111/pbi.13366