近日，園藝科學與工程學院張正群團隊在《Beverage Plant Research》在線發(fā)表了題為“iTRAQ-based quantitative proteomic analysis of defense responses of two tea cultivars to Empoasca onukii Matsuda feeding”的研究論文。碩士研究生張瑞瑞為該論文的第一作者，張正群副教授和生命科學學院趙云賀副教授為該論文的通訊作者。

小貫小綠葉蟬（Empoasca onukii Matsuda）是危害茶樹的重要害蟲之一，對茶園生產造成嚴重的負面影響。生物脅迫會引發(fā)植物一系列防御反應，茶樹在感知小貫小綠葉蟬脅迫后會激活信號通路并改變蛋白表達水平，進而影響茶樹的生理、生長和發(fā)育。該論文研究了茶樹品種‘黃金芽’和‘福鼎大白茶’經過小貫小綠葉蟬取食后的蛋白質組特征及關鍵信號通路差異，有助于深入了解不同品種茶樹應對葉蟬取食的防御機制，發(fā)掘安全、協調以及高效的葉蟬防控新技術。

圖1. 小貫小綠葉蟬取食后‘黃金芽’和‘福鼎大白茶’中鑒定的差異表達蛋白

結合團隊前期研究發(fā)現，被葉蟬取食的‘黃金芽’與健康茶樹相比葉色變?yōu)闇\黃色，葉片外圍皺縮卷曲且被為害的新芽節(jié)間縮短。與對照相比，受葉蟬取食的‘福鼎大白茶’被害芽尖生長受阻且葉片失去光澤。通過對蛋白組數據的全面篩選，我們在小貫小綠葉蟬取食后的‘黃金芽’和‘福鼎大白茶’中發(fā)現了168983個特異性光譜、31292個特異性肽和8901個蛋白質。通過對蛋白功能鑒定分類后發(fā)現差異蛋白主要參與植物脅迫防御、光合作用、碳水化合物利用和蛋白質降解等生理過程。

在此基礎上，我們分析了差異蛋白在光合作用和木質素合成中的表達情況，結果表明茶樹中參與光合作用的蛋白質，如PHCs、FNRs和LHCs出現下調結果，而參與木質素生物合成的蛋白質，如PODs、CADs和LACs則出現了上調。此外，我們檢測了差異蛋白的編碼基因在不同密度葉蟬取食下的表達模式，qRT-PCR結果表明11個蛋白編碼基因的表達水平在小貫小綠葉蟬取食后發(fā)生了顯著變化，木質素合成相關基因（CsLAC1、CsLAC2、CsCCR1、CsCAD1、CsCAD3和CsCAD4）的表達水平呈先上升后急劇下降，隨后再上升的變化結果。

該研究有助于深入解析不同品種茶樹應對小貫小綠葉蟬取食的防御反應差異及其蛋白調控機制，對于區(qū)分不同品種茶樹抗蟲通路差異及形成新型葉蟬類害蟲生物防治策略十分重要。

圖2. 小貫小綠葉蟬取食對‘黃金芽’和‘福鼎大白茶’木質素通路的影響

該研究該研究獲得了山東省重點研發(fā)計劃（2022LZGCQY020）等項目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.48130/bpr-0023-0039

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波