棉花中的工程DMNT排放增强了对虫的直接和间接防御能力

科学领域:

• 植物科学 植物科学
• 昆虫学 昆虫学是一门学科.
• 生物技术是生物技术.

背景情况:

• 草食动物诱导的植物挥发物,如 (3E) -4,8-二甲基-1,3,7-非) (DMNT),通过吸引自然敌人,在植物防御中起着至关重要的作用.
• 棉花中DMNT生物合成中的关键酶包括GHTPS14,GHCYP82L1和GHCYP82L2.

研究的目的:

• 研究操纵棉花中DMNT生物合成和排放的情况.
• 通过基因改造,增强棉花对虫虫 (Apolygus lucorum) 的抵抗力.

主要方法:

• 用CRISPR/Cas9基因编辑和基因过度表达来改变棉花中的DMNT合成.
• 动态头部空间采样与GC-MS分析相结合,量化了挥发性排放.
• 昆虫行为测试评估了改造的棉花线对A. lucorum及其寄生虫Peristenus spretus的吸引力和适用性.

主要成果:

• 缺少GhCYP82L1和GhCYP82L2的淘汰线没有显示任何DMNT排放.
• 过度表达线在昆虫感染后显著增加了DMNT水平,GhCYP82L1和GHTPS14 (L114) 的共同过度表达显示出10到15倍的增加.
• 甲基斯酸盐 (MeJA) 可能诱导DMNT排放.
• 修改的棉花线影响了昆虫的行为:淘汰线的吸引力减少,L114线的虫子和寄生虫的吸引力增加.
• 高度的DMNT抑制了A. lucorum的生长,并增加了死亡率.

结论:

• 减少DMNT排放降低了棉花对A. lucorum的吸引力.
• 转基因棉花中DMNT含量升高,通过招募寄生虫来增强间接防御,并作为生态陷,增加害虫死亡率.
• 针对DMNT生物合成提供了一个有前途的策略,用于管理棉花中虫感染.