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Science:烟草通过特殊合成二萜避免自我毒害并产生草食动物防御

已有 2383 次阅读 2021-1-16 10:36 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

Controlled hydroxylations of diterpenoids allow for plant chemical defense without autotoxicity

第一作者Jiancai Li

第一单位马克斯普朗克化学生态学研究所

通讯作者Ian T. Baldwin


 Abstract 


背景回顾Many plant specialized metabolites function in herbivore defense, and abrogating particular steps in their biosynthetic pathways frequently causes autotoxicity.


提出问题:However, the molecular mechanisms underlying their defense and autotoxicity remain unclear.


主要发现:Here, we show that silencing two cytochrome P450s involved in diterpene biosynthesisin the wild tobacco Nicotiana attenuata causes severe autotoxicity symptoms that result from the inhibition of sphingolipid biosynthesis by noncontrolled hydroxylated diterpene derivatives.


结果:Moreover, the diterpenes’ defensive function is achieved by inhibiting herbivore sphingolipid biosynthesis through postingestive backbone hydroxylation products. Thus, by regulating metabolic modifications, tobacco plants avoid autotoxicity and gain herbivore defense.


结论:The postdigestive duet that occurs between plants and their insect herbivores can reflect the plant’s solutions to the “toxic waste dump” problem of using potent chemical defenses.


 摘 要 


许多植物特化出代谢物作用于食草动物防御,而去除这些代谢物合成通路的某些特定步骤常会导致自我毒害作用。但是,这些代谢物的防御和自我毒害的分子基础还不是很清楚。本文中,作者发现沉默野生烟草中两个参与二萜合成细胞色素P450基因会导致严重的自我毒害病症,而这是由非控制的羟基化二萜衍生物抑制鞘脂的生物合成所引起的。此外,二萜通过昆虫取食后形成羟基化衍生物,来抑制食草动物鞘脂生物合成,从而实现其防御功能。因此,通过调控代谢修饰,烟草植株避免了自我毒害,并获得了食草动物防御。植物与其对应的食草昆虫之间发生的消化后二重奏,反映出植物利用高效的化学防御形成对“有毒垃圾场”问题的解决方案。


 通讯作者 
**Ian T. Baldwin**


个人简介:

1981年,达特茅斯学院,生物学学士;

1989年,康奈尔大学,博士


研究方向:生态系统中植物介导的相互作用。


doi: https://doi.org/10.1126/science.abe4713


Journal: Science

Published date: Jan 15, 2021



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