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　　昆蟲(chóng)和動(dòng)物通過(guò)分泌胰蛋白酶來(lái)消化食物，從而能夠吸收重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)-蛋白質(zhì)。很多植物受到啃食的時(shí)候，特別是茄科植物和豆科植物，會(huì)積累高水平的胰蛋白酶抑制劑活性來(lái)抵御昆蟲(chóng)和食草動(dòng)物。這些高水平的胰蛋白酶抑制劑活性是來(lái)自一個(gè)，還是多個(gè)基因編碼的蛋白？這些蛋白基因的調(diào)控方式是否一樣？如果不一樣，有哪些調(diào)控方式？這些都是植物抗蟲(chóng)領(lǐng)域的重要科學(xué)問(wèn)題。

　　中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所植物次生代謝分子調(diào)控專題攻關(guān)組以漸狹葉煙草為模式，結(jié)合了轉(zhuǎn)錄組分析、基因沉默和超表達(dá)、以及蛋白活性研究手段，在2021年發(fā)現(xiàn)了一個(gè)Kunitz型的胰蛋白酶抑制基因NaKTI2（Yin et al., 2021 Plant Cell Reports）。今年又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的Kunitz型的胰蛋白酶抑制劑基因NaMLP。 

　　昆明植物園扶荔宮中的明星植物神秘果樹(shù)以其果實(shí)中能合成一種特殊的蛋白質(zhì)-神秘果素（miraculin）而聞名。吃了神秘果半小時(shí)到兩小時(shí)內(nèi)，舌頭上的敏酸味蕾暫時(shí)被神秘果素抑制，而對(duì)甜味敏感的味蕾感受器卻活躍起來(lái)，這時(shí)再吃酸性水果，只會(huì)感受到甜味。20世紀(jì)60年代，周恩來(lái)總理訪問(wèn)西非時(shí)，加納共和國(guó)的領(lǐng)導(dǎo)人把神秘果樹(shù)作為禮物贈(zèng)與總理。研究人員注意到NaMLP這個(gè)基因是因?yàn)樗谋磉_(dá)能被昆蟲(chóng)的口水和鏈格孢菌的感染高水平的誘導(dǎo)，而且這個(gè)基因編碼的蛋白和神秘果素有較高的氨基酸序列相似性，因此它被命名為類似神秘果素蛋白（NaMLP；miraculin-like protein）。  

　　研究人員進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，盡管NaMLP蛋白的氨基酸序列和已知的Kunitz型胰蛋白酶抑制劑的序列相似性較低，但是它具有已知Kunitz型胰蛋白酶抑制劑的功能結(jié)構(gòu)域。它有可能和神秘果素蛋白類似，可以不可逆地和一些受體或酶結(jié)合。NaMLP基因沉默后，研究人員發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲(chóng)性降低，同時(shí)胰蛋白酶抑制劑活性也顯著性降低了。接著，研究人員又創(chuàng)制了NaMLP穩(wěn)定超表達(dá)的植物，發(fā)現(xiàn)其抗蟲(chóng)性增強(qiáng)，而且蛋白粗提液中胰蛋白酶抑制劑活性也顯著性增強(qiáng)了。這些實(shí)驗(yàn)均證明了NaMLP編碼的蛋白具有胰蛋白酶抑制劑活性，是植物抗蟲(chóng)的重要基因。很有意思的是，和前面發(fā)現(xiàn)的NaKTI2不同，NaKTI2的表達(dá)依賴于轉(zhuǎn)錄因子WRKY3和WRKY6，而NaMLP受到的是茉莉酸和乙烯信號(hào)的協(xié)同誘導(dǎo)。 

　　研究人員系統(tǒng)的工作證明了植物受到昆蟲(chóng)啃食后，會(huì)激活不同的信號(hào)系統(tǒng)，上調(diào)了不同的胰蛋白酶抑制劑編碼基因，如：JA控制的NaPI，WRKY3調(diào)控的NaKTI2，以及茉莉酸和乙烯協(xié)同調(diào)控的NaMLP（見(jiàn)下圖）。在生化與分子生物學(xué)水平上，揭示了基于胰蛋白酶抑制劑的抗蟲(chóng)反應(yīng)的復(fù)雜性，編碼胰蛋白酶抑制劑基因的多樣性，以及調(diào)控的多樣性，從而豐富了植物抗蟲(chóng)反應(yīng)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。 

　　研究成果以NaMLP, a new identified Kunitz trypsin inhibitor regulated synergistically by JA and ethylene, confers Spodoptera litura resistance in Nicotiana attenuata為題，在線發(fā)表于植物的經(jīng)典期刊Plant Cell Reports。博士研究生楊茂和程俊斌為本論文的共同一作，通訊作者是吳勁松研究員。該論文得到了自然科學(xué)基金（31670262）等資助。 

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