关于通过提高番茄表皮毛密度可增强植物抗虫性的研究学术资讯

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自然界中，植物和植食性动物已共存千百年。在进化过程中，植物和植食性动物已经演化出一系列对彼此均有影响的互作机制。植物已进化出多种形态和生化的屏障来抵御植食性动物入侵。植物表皮毛就是其中的一种。模式生物拟南芥表皮毛通常是单细胞的，有分支的和非分泌型的。番茄多细胞表皮毛发育机制和拟南芥单细胞发育机制不同，发育机制尚不明确。
近日，Plant Biotechnology Journal在线发表了来自重庆大学邓伟课题组题为“R2R3 MYB-dependent auxin signaling regulates trichome formation, and increased trichome density confers spider mite tolerance on tomato”的研究论文。
该论文通过研究生长素响应基因SlARF4及其下游调控网络，阐明生长素信号转导通路在番茄表皮毛形成发育过程中的作用。

生长素喷施番茄秧苗可大幅提高叶片表面II型，V型和VI表皮毛的密度。Aux/IAA蛋白和ARF蛋白在生长素信号转导过程中发挥了重要作用。ARF家族转录因子可发挥转录激活或抑制作用。本研究对番茄生长素响应基因SlARF4以及其下游调控网络进行了分析。
SlARF4基因在番茄各组织中均有表达，在表皮毛组织中表达水平最高。对番茄叶片完全展开和未完全展开两个阶段分析表明，超量表达SlARF4基因后番茄叶片表面II型，V型和VI型表皮毛密度增加。抑制表达SlARF4基因可降低上述三种表皮毛密度。

同时，在番茄中超量表达SlARF4基因可以增加番茄植株对朱砂叶螨的抗性；下调SlARF4基因可以降低番茄植株对朱砂叶螨的抗性。

R2R3 MYB生长素信号转导通路在调控番茄表皮毛叶片形成发育过程中发挥了重要作用。生长素诱导SlARF4基因表达，SlARF4蛋白抑制了下游SlTHM1和SlMYB52基因表达。SlTHM1和SlMYB52通过调控下游基因SlCycB2分别调控了番茄叶片表面多细胞和单细胞表皮毛的形成。II型和VI型表皮毛密度增加增强了番茄植株对朱砂叶螨的抗性，为使用基因工程手段增强植物抗生物胁迫能力提供了新的策略。

本文通过研究生长素响应基因SlARF4及其下游调控网络，阐明生长素信号转导通路在番茄表皮毛形成发育过程中的作用。这对于研究番茄中多细胞和单细胞表皮毛的调控机制具有重要的意义。同时，本研究深入研究表皮毛变化和植株抗虫性的关系，提出了一种新型的使用基因功能的手段增加植株抗虫性的策略，为实际生产实践提供了理论基础。

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