自然界昆蟲的選擇壓力驅(qū)動了植物復(fù)雜防御系統(tǒng)的進化。對于光周期敏感的植物，如大豆，在整個生長期都面臨食葉性昆蟲的危害，而開花期經(jīng)常與害蟲高發(fā)期一致。然而，目前尚不清楚植物如何協(xié)調(diào)其開花與抗蟲性之間的關(guān)系。近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院喻德躍教授團隊在Plant Physiology上發(fā)表了題為“CALCIUM-DEPENDENT PROTEIN KINASE38regulates flowering time and common cutworm resistance in soybean”的研究論文，揭示了大豆GmCDPK38在調(diào)控開花時間和抗蟲性中的雙重功能及其在大豆馴化中的進化規(guī)律。

 

　　GmCDPK38是鈣依賴性蛋白激酶第IV亞家族成員。研究發(fā)現(xiàn)GmCDPK38的表達受光周期調(diào)節(jié)。含有單倍型2（Hap2）的大豆開花較晚，對食葉性昆蟲斜紋夜蛾的抗性高于Hap3。敲除Hap3的gmcdpk38突變體表現(xiàn)出與Hap2相似的開花和抗性表型。此外，敲除GmCDPK38導(dǎo)致許多與開花和抗性相關(guān)的磷酸化蛋白質(zhì)、基因和代謝物發(fā)生改變。例如，S-腺苷甲硫氨酸合成酶GmSAMS1在gmcdpk38突變體中發(fā)生翻譯后上調(diào)。

 

　　GmCDPK38在野生大豆中具有更豐富的遺傳多樣性，可能在大豆馴化中受到選擇。Hap2主要分布在蟲害嚴重的低緯度地區(qū)，在主栽品種中的頻率高于野生大豆，而Hap3則廣泛分布在蟲害相對較輕的高緯度地區(qū)。

 

　　綜上，這些結(jié)果闡明了GmCDPK38以協(xié)調(diào)的方式調(diào)節(jié)光周期誘導(dǎo)的大豆開花和對斜紋夜蛾的抗性。

 

　　南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院博士后李霄和胡德洲為共同第一作者，王慧副教授和喻德躍教授為共同通訊作者。廣州大學(xué)劉寶輝教授、孔凡江教授、杜海平博士，美國Saint Louis大學(xué)Zhenbin Hu博士參與了部分研究。該研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃和歐盟“地平線2020”計劃的資助。

 

　　原文鏈接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article-abstract/doi/10.1093/plphys/kiac260/6596089