薜荔及其传粉榕小蜂的日子史(A);雄性薜荔榕小蜂(无翅,身体结构特化,终身在隐头花序中日子)(B);雌性薜荔榕小蜂(C);雌性薜荔榕小蜂集合于薜荔隐头花序外侧,预备进入花序传粉/产卵(D)。
华东师范大学生态与环境科学学院陈小勇团队与国表里其他团队协作,以榕属植物薜荔(Ficus pumila)及其专性传粉者薜荔榕小蜂(Wiebesia pumilae)为目标,经过拼装两个物种的高质量基因组并结合多组学剖析办法,初次确认了传粉小蜂辨认宿主榕属植物以及幼虫习惯宿主化学防护的分子机制。
5月17日,《自然生态与进化》以长文方式在线宣布了这项包含由华东师范大学、华大基因、英国哈珀亚当斯大学和中科院华南植物园等中外20个大学、研讨机构35位学者联合宣布的研讨成果。该研讨以薜荔和薜荔榕小蜂为例,提醒了强制性共生互利系统中植物与传粉昆虫彼此习惯的分子机制。
传粉昆虫与虫媒传粉植物间的彼此习惯是驱动这两大生物类群多样化的重要机制,但两者彼此习惯的分子机制尚不清楚,这首要是由于鉴别两者彼此习惯的特异性状好不容易,由于多方面挑选压力使得花性状往往统筹排挤植食动物和招引传粉者的功用。专性传粉共生系统中传粉者与植物间长时间协同进化构成了许多高度匹配的性状,为处理协同习惯问题供给了极佳的研讨资料。榕属植物(Ficus)仅依托专性榕小蜂(Agaonidae)传粉,这些小蜂也仅能使用榕属的隐头花序繁殖子孙,幼虫经过吸收植物营养生长,这一高度特化的强制性共生联系经过传粉小蜂辨认宿主榕属植物开释的特殊气味以及小蜂幼虫习惯宿主植物化学防护得以维系。
这项研讨首先从户外收集薜荔花序开释的气味,选用气相色谱剖析、昆虫信息素检测技能和昆虫行为学试验判定出薜荔开释的特异性招引薜荔榕小蜂的挥发性物质癸醛。经过比较基因组、转录组、蛋白组剖析以及功用验证,确认了传粉小蜂结合癸醛的气味结合蛋白,并确认了薜荔在承受前期和承受期调控排挤小蜂的壬醛和招引小蜂的癸醛的生物组成途径。
论文一起榜首作者、华东师范大学生态与环境科学学院副教授王嵘介绍说,薜荔榕小蜂成虫将卵产在薜荔花序的雌花子房中构成虫瘿,其幼虫依托植物供给的营养生长发育,故薜荔榕小蜂幼虫与薜荔也存在着拮抗联系。研讨人员发现,被传粉小蜂幼虫占有的虫瘿中防护性次生代谢物组成与正常薜荔种子高度类似,小蜂产卵行为并未引发植物的应激反响、进步化学防护力,相反,虫瘿“模仿种子”,在幼虫免受宿主植物赏罚的一起,植物还为幼虫发育供给足够营养。另一方面,薜荔榕小蜂中与解毒相关的首要基因宗族(CYP450,GST和CCE基因宗族)明显缩短,可能是薜荔传粉小蜂长时间习惯薜荔花序环境的成果。
全球改变可导致植物与传粉者之间要害性状的错配,引发许多传粉共生系统溃散,加快生物多样性损失。而对植物与传粉者间互作联系构成与保持分子机制的了解缺乏,是准确猜测未来生物多样性和ECO功用的改变面对的一个严峻应战。
专家表明,这项研讨初次提醒了传粉者与植物间的共生联系保持的分子机制与相关重要基因,这些发现拓宽了人们对共生联系构成机制的了解,为深入研讨复杂种间联系的构成机制与进化进程供给了模板。