茶树是我国最具特色的经济作物，而茶尺蠖（Ectropis obliqua）等害虫会严重影响茶叶产量和品质。茶树如何识别并启动其抗虫防御反应是当前研究的热点和难点。富亮氨酸重复类受体蛋白激酶（Leucine-rich repeat receptor-like kinases, LRR-RLKs）作为一类细胞膜表面的关键感受器，被认为参与植物对植食性昆虫的识别和抗性调控。然而，目前针对木本植物中LRR-RLKs调控害虫抗性机制的研究仍属空白。
2024年10月，Horticulture Research上线了（Advance Access）中国农业科学院茶叶研究所茶树遗传育种创新团队题为Two leucine-rich repeat receptor-like kinases initiate herbivory defense responses in tea plants的研究论文，揭示了两个LRR-RLKs（CsLRR-RLK44和CsLRR-RLK239）在启动茶树抗虫反应过程中的关键作用。
研究团队通过基因组和转录组数据分析，系统性鉴定了茶树中的307个LRR-RLK基因。进一步研究发现，8个CsLRR-RLKs基因对茶尺蠖取食有强烈响应，且其中CsLRR-RLK44和CsLRR-RLK239的表达水平与不同茶树品种的抗虫表型呈现显著相关性。通过瞬时基因沉默技术，表明抑制这两个基因的表达会显著削弱茶树对茶尺蠖的抗性，并降低茶树叶片中由茶尺蠖取食诱导的茉莉酸JA及其衍生物JA-Ile的水平。
功能分析显示，CsLRR-RLK44和CsLRR-RLK239定位于细胞质膜，并通过丝裂原活化蛋白激酶MPKs信号级联以及WRKY转录因子，促进防御信号的传递。此外，这两个基因对单独机械损伤的响应有限，而对机械损伤与茶尺蠖口腔分泌物的特异性响应则更为显著，表明其可能感知植食性昆虫相关分子构件HAMPs，并通过JA通路增强茶树对茶尺蠖的抗性。
本研究首次揭示了木本植物中LRR-RLKs在调控害虫抗性中的作用机制，丰富了对茶树早期防御信号启动及其进化保守性的认识，并为茶树抗虫新品种选育提供基因资源。
图 CsLRR-RLKs启动茶树抗虫防御的信号通路和作用模式图
博士生姜琦和中国农科院茶叶研究所丁长庆副研究员为该论文的共同第一作者，叶萌研究员和黄建燕研究员为论文的通讯作者。研究得到了国家自然科学基金、中央级公益性科研院所基本科研业务费、浙江省“十四五”育种专项茶树协作组项目和中国农业科学院青年英才计划等项目的资助。
https://doi.org/10.1093/hr/uhae281
https://doi.org/10.1093/hr/uhae152
Hortic Res | 华中农业大学茶树生物学团队在茶树镁稳态机制探究中取得新进展
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