宾夕法尼亚州立大学 研究人员发现，由番茄角毛虫分泌到叶子上的葡萄糖氧化酶(GOX)在五分钟内导致番茄植物的气孔关闭，在番茄和大豆植物中至少48小时
这防止了植物警告邻近的植物附近有食草动物
学分:宾夕法尼亚州立大学林安分校 就像恐怖电影中的场景一样，番茄果虫毛虫在吞食它们的叶子时，会让它们的食物植物停止呼救
这是一个多学科研究小组的发现，他们表示，该结果可能会让人们深入了解作物(如番茄和大豆)抵御气候变化等额外压力的能力
宾夕法尼亚州立大学昆虫学系教授兼主任加里·费尔顿说:“我们发现了一种新的策略，通过直接操纵植物气孔，昆虫利用唾液来抑制空中植物防御系统的释放。”他指出，气孔是植物叶片上的小孔，调节植物和环境之间的气体交换，包括植物防御排放和二氧化碳
具体来说，研究人员研究了一种特殊的酶——葡萄糖氧化酶(GOX)，这种酶存在于番茄毛虫的唾液中，对植物气孔和植物防御排放的影响，这种酶被称为食草动物诱导的植物挥发物(HIPV)
费尔顿说:“HIPVs被认为有助于通过吸引食草动物的天敌并提醒附近的植物附近有食草动物来保护植物免受昆虫的侵害。”
因此，气孔关闭有可能改变整个植物群落的相互作用
" 在他们的实验中，研究人员使用CRISPR/Cas9，一种编辑基因组的技术，来生产缺乏GOX酶的毛虫
在装有过滤装置的独立玻璃室中，他们让带有无功能酶的毛毛虫和未被处理的毛毛虫以番茄、大豆和棉花植物为食三个小时
为了检查气孔对GOX的反应，研究小组在显微镜下检查了植物的叶子，并测量了气孔开口的大小
接下来，他们从过滤阱中提取挥发性化合物，并使用气相色谱，结合质谱，来识别和量化高挥发性物质
“这项研究是第一次使用CRISPR/Cas9介导的基因编辑来研究昆虫唾液酶的功能，”宾夕法尼亚州立大学昆虫学研究生、该论文的主要作者坡-林安说
“利用药理学、分子学和生理学方法，我们能够证明这种唾液酶在昆虫诱导的气孔关闭中起着关键作用，并可能减少几种重要的防御排放
" 事实上，这个由分子生物学、化学生态学、植物生理学和昆虫学专家组成的团队发现，毛毛虫分泌到叶子上的GOX能在五分钟内导致番茄植株的气孔关闭，番茄和大豆植株的气孔关闭至少达48小时
他们还发现，GOX在喂食过程中抑制了几种高能量挥发性物质的释放，包括(Z)-3-己烯醇，(Z)-茉莉酮和(Z)-3-己烯基乙酸酯，它们是植物防御中重要的空气传播信号
有趣的是，他们没有发现GOX对棉花植物的影响，研究小组说，这表明GOX对气孔导度的影响取决于物种
该小组的研究结果发表在1月29日的《科学》杂志上
18期《新植物学家》
林指出，事实上，番茄果虫毛虫进化出一种唾液酶，抑制某些物种防御性挥发物的释放，这表明植物空中防御在昆虫食草动物进化中的重要性
“考虑到植物中普遍存在的高致病性病毒，影响高致病性病毒的特征很可能已经在昆虫食草动物中广泛进化，”他说
这些昆虫不仅会损害单个植物，还会降低它们抵御气候变化的能力
费尔顿说:“气孔是植物的重要器官，不仅检测和响应环境压力，而且在植物生长中发挥重要作用。”
“由于气孔在调节叶片温度和叶片含水量方面起着重要作用，我们的发现表明，昆虫对气孔开放的控制可能会影响植物对气候变化引起的高温的反应以及对缺水的反应
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