动物所发现大气二氧化碳浓度改变植物对线虫的诱导抗性

2011-6-15 12:02 来源: 中国科学院
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  地上与地下生物的互作联系是当代生态学研究的热点,而大气中CO2浓度升高是未来发生的必然趋势。由于茉莉酸介导的系统防御能够贯串植物的地上与地下部分,因此研究植物的茉莉酸诱导抗性途径可以将大气CO2浓度升高和地下线虫危害有机的联系起来,探讨大气CO2浓度升高如何通过植物产生级联效应(cascading effect)影响地下生物。

  中科院动物研究所种群生态学研究组在CO2人工气候箱中,利用茉莉酸防御途径加强型番茄35S、茉莉酸防御途径缺失型番茄spr2和野生型番茄Wt三种试验材料,研究了大气CO2浓度倍增(750ppm)的环境下,三种基因型番茄对南方根结线虫抗性的变化。研究发现,大气CO2浓度升高降低了野生型和35S番茄中以蛋白酶抑制剂(PI)为代表的茉莉酸诱导防御水平,增加了野生型和spr2番茄中以病程相关蛋白(PR)为代表的水杨酸诱导防御水平。CO2浓度升高改变了不同番茄基因型的茉莉酸和水杨酸诱导防御途径下游基因的表达,以及总酚、黄酮和单宁等次生物质含量,从而降低了茉莉酸防御途径加强型番茄35S对线虫的抗性。

  结果表明:尽管CO2浓度升高同时增加三种基因型番茄的碳氮比,加快了植物的生长发育,却改变了不同基因型内源防御途径的互作关系,进而导致不同基因型番茄在未来环境下对地下线虫抗性的变化。

  以上研究发表在PLoS one(Yucheng Sun, Jin Yin, Haifeng Cao, Le Kang, Chuanyou Li & Feng Ge* 2011.Elevated CO2 influences nematode-induced defense responses of tomato genotypes differing in the JA pathway. 6(5):e19751)。

  该研究工作得到了国家重大基础研究计划(973)、中国科学院知识创新工程重要方向项目和基金委创新研究群体项目的资助。