自然界昆虫的选择压力驱动了植物复杂防御系统的进化。对于光周期敏感的植物，如大豆，在整个生长期都面临食叶性昆虫的危害，而开花期经常与害虫高发期一致。然而，目前尚不清楚植物如何协调其开花与抗虫性之间的关系。近日，南京农业大学农学院喻德跃教授团队在Plant Physiology上发表了题为“CALCIUM-DEPENDENT PROTEIN KINASE38regulates flowering time and common cutworm resistance in soybean”的研究论文，揭示了大豆GmCDPK38在调控开花时间和抗虫性中的双重功能及其在大豆驯化中的进化规律。
GmCDPK38是钙依赖性蛋白激酶第IV亚家族成员。研究发现GmCDPK38的表达受光周期调节。含有单倍型2（Hap2）的大豆开花较晚，对食叶性昆虫斜纹夜蛾的抗性高于Hap3。敲除Hap3的gmcdpk38突变体表现出与Hap2相似的开花和抗性表型。此外，敲除GmCDPK38导致许多与开花和抗性相关的磷酸化蛋白质、基因和代谢物发生改变。例如，S-腺苷甲硫氨酸合成酶GmSAMS1在gmcdpk38突变体中发生翻译后上调。
GmCDPK38在野生大豆中具有更丰富的遗传多样性，可能在大豆驯化中受到选择。Hap2主要分布在虫害严重的低纬度地区，在主栽品种中的频率高于野生大豆，而Hap3则广泛分布在虫害相对较轻的高纬度地区。
综上，这些结果阐明了GmCDPK38以协调的方式调节光周期诱导的大豆开花和对斜纹夜蛾的抗性。
南京农业大学农学院博士后李霄和胡德洲为共同第一作者，王慧副教授和喻德跃教授为共同通讯作者。广州大学刘宝辉教授、孔凡江教授、杜海平博士，美国Saint Louis大学Zhenbin Hu博士参与了部分研究。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和欧盟“地平线2020”计划的资助。
原文链接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article-abstract/doi/10.1093/plphys/kiac260/6596089
日期：2022-06-13
