研究人员使用核方法研究玉米的害虫抗性

2016年12月13日——据估计，目前全球人口超过74亿，并以每年8800万人的速度增长。开发抗虫害的玉米品种对于到2050年维持估计的90亿全球人口至关重要。

现在，密苏里大学的研究人员使用先进的核方法，确定了玉米植株对抗西部玉米根虫的机制。西部玉米根虫是威胁玉米生长的主要害虫。科学家们相信，利用从这些前沿研究中获得的知识，可以帮助作物育种家开发新的玉米抗性品种，并在解决全球粮食短缺方面取得重大进展。

“西部玉米根虫是一种贪婪的害虫，”理查德·费里里说，他是密苏里大学跨学科植物小组的研究教授，也是密苏里大学研究反应堆(MURR)的研究员。根虫幼虫在晚春期间在土壤中孵化，并立即开始以作物的根系为食。对根系的轻微损害会阻碍水分和养分的吸收，威胁植物的适宜性，而更严重的损害会导致植物倒地。”

培育能对抗这些害虫的玉米是一个很有前途的选择。Ferrieri和他的国际研究团队，包括来自瑞士伯尔尼大学、纽约布鲁克海文国家实验室和美国农业部的科学家，在他们通过活玉米时使用放射性同位素来追踪必要的营养素和激素。在一系列的测试中，研究小组将放射性同位素示踪剂注射到健康和被根虫感染的玉米植株中。

“一段时间以来，我们知道生长素，一种强大的植物激素，参与刺激新根的生长，”Ferrieri说。“我们的目标是跟踪生长素在健康和逆境植物中的生物合成和运动，并确定它如何促进这一过程。”

通过用放射性示踪剂标记生长素，研究人员能够使用一种称为正电子发射断层扫描(PET)的医学诊断成像工具，实时“观察”活植物根部生长素的运动。同样，他们将一种放射性示踪剂附着在一种叫做谷氨酰胺的氨基酸上，这种氨基酸对控制生长素的化学作用很重要，并观察了玉米植株用来运输谷氨酰胺的途径以及它是如何影响生长素的生物合成的。

研究人员发现，生长素在根虫摄食的根组织水平上受到严格控制。该研究还表明，生长素的生物合成对根的再生至关重要，涉及高度特异性的生化途径，受根虫的影响和谷氨酰胺代谢触发。

Ferrieri说:“这项工作揭示了一些关于作物根系再生的新见解，这些作物可以抵御根虫的攻击。”“我们的观察表明，提高谷氨酰胺的利用率可能是一个很好的起点，可以为作物育种项目或为全球不断增长的人口设计抗根虫玉米。”

Ferrieri的工作突出了MURR的能力，MURR是该大学40多年来研究的一个关键组成部分。这个10兆瓦的设施每周运行6.5天，每年运行52周，来自整个校园的科学家不仅利用它为全球的临床设施提供关键的放射性同位素，还利用它对人工制品进行碳年代测定，改进医疗诊断工具并预防疾病。MURR还生产了PETrace回旋加速器，用于生产其他用于医学诊断成像的放射性同位素。

参考:这项名为“动态精确表型揭示作物对根食草性耐受机制”的研究发表在《植物生理学》杂志上。该文章由Brookhaven Science Associates, LLC撰写，合同号为DE-AC02-98CH10886。

如需联系我们的编辑团队，请发送电子邮件至editorial@cnsmedia.com