廣東
2026年8月6日，福建農林大學王錦達團隊在《Plant, Cell & Environment》期刊發表題為 “A ShbHLH34‐ShPUR Module Activates ShTPS1‐mediated β‐caryophyllene Biosynthesis for Insect Resistance in Sugarcane”的研究論文。該研究首次在甘蔗中鑒定并闡明了ShbHLH34/ShPUR-ShTPS1轉錄調控模塊介導的萜烯類化合物β-石竹烯生物合成機制及其在抗蟲防御中的關鍵作用，為甘蔗抗蟲分子育種提供了重要的理論依據和基因資源。福建農林大學國家甘蔗工程技術研究中心為該論文第一完成單位，國家甘蔗工程技術研究中心/農學院2024級碩士研究生趙越涵為第一作者，王錦達副研究員為通訊作者。
甘蔗是全球最重要的糖料作物，然而近年來受到草地貪夜蛾（Spodoptera frugiperda）、甘蔗二點螟（Chilo infuscatellus）等害蟲的嚴重威脅，對產量和品質造成巨大損失。化學農藥的過度使用導致害蟲抗藥性日益增強，而甘蔗基因組高度雜合和多倍體的特性又使傳統抗蟲育種進展緩慢。因此，挖掘甘蔗自身抗蟲基因、揭示其分子調控機制，對于實現甘蔗的綠色可持續生產具有重要意義。研究團隊基于前期昆蟲取食脅迫下的甘蔗轉錄組數據，鑒定出一個受害蟲取食強烈誘導的萜烯合成酶基因ShTPS1。體外酶活實驗證明，ShTPS1能夠以法尼基焦磷酸（FPP）為底物催化合成揮發性萜類化合物β-石竹烯。生測實驗表明，β-石竹烯對草地貪夜蛾、甘蔗二點螟和甘蔗綿蚜均表現出顯著的驅避效果。在煙草和甘蔗中過表達ShTPS1可顯著提高β-石竹烯的釋放量，并大幅降低害蟲的取食偏好。
在調控機制研究方面，團隊通過酵母單雜交篩選、雙熒光素酶報告實驗和凝膠遷移實驗等手段，證實了bHLH轉錄因子ShbHLH34能夠直接結合ShTPS1啟動子中的G-box元件并激活其轉錄。更為重要的是，團隊通過GST pull-down聯合質譜分析，鑒定出一個與ShbHLH34互作的轉錄共激活因子——嘌呤富集蛋白ShPUR。進一步研究發現，ShPUR雖不具備直接的DNA結合能力，但能以濃度依賴的方式增強ShbHLH34與ShTPS1啟動子的結合親和力，顯著提升ShTPS1的轉錄激活水平。基于上述發現，團隊提出了“害蟲取食信號→激活ShbHLH34表達→ShPUR增強ShbHLH34與啟動子結合→激活ShTPS1轉錄→合成β-石竹烯→驅避害蟲”的調控模型。該模塊不僅在直接調控關系上展現了保守性，更因ShPUR作為新型共激活因子的發現而拓展了人們對植物萜烯生物合成轉錄調控復雜性的認識。
論文鏈接：
http://doi.org/10.1111/pce.70789
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