释放蛋白酶抑制剂增强茶树害虫抗性的潜力
蛋白酶抑制剂是增强植物对食草动物抗性的一种有前途的策略，这对于解决因食草昆虫而造成的茶树等农作物的重大产量损失至关重要。丝氨酸蛋白酶抑制剂(SERPIN)是植物中最大的蛋白酶抑制剂超家族之一，在防御食草动物方面发挥着关键作用。
尽管SERPIN的进展已在许多作物中得到充分研究，但SERPIN在茶树中的具体影响和分子机制仍不清楚。
园艺研究发表了题为“一种组成型丝氨酸蛋白酶抑制剂抑制茶(Camelliasinensis)中食草动物的表现”的研究。这项研究表明，CsSERPIN1可以灭活肠道消化蛋白酶并抑制食草动物的生长和发育，使其成为农业害虫预防的有希望的候选者。
在这项研究中，研究小组旨在探索丝氨酸蛋白酶抑制剂在保护茶树免受草食性害虫侵害方面的作用。最初，研究人员对茶树种质进行了彻底的筛选，以评估它们对茶尺蠖(一种主要害虫)的抵抗力。
这涉及识别和分析茶基因组中四个SERPIN基因的表达模式，重点关注它们与其他植物物种中已知SERPIN的结构和同源性。其中，CsSERPIN1因其与草食动物生长的负相关性而值得注意，表明其在害虫抗性中具有潜在作用。
对CsSERPIN1的进一步研究表明，它是一个组成型表达的基因，在各种生物和非生物胁迫条件下具有稳定的表达水平。随后通过体外实验测试了CsSERPIN1作为蛋白酶抑制剂的功能，证明它对消化蛋白酶胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶具有显着的抑制作用。
这些发现得到了体内测定的证实，表明食用含有CsSERPIN1的饲料的幼虫生长速度和蛋白酶活性均降低。还通过在茶树中瞬时过表达CsSERPIN1并在拟南芥中异源表达来研究CsSERPIN1的防御能力。两项实验均导致茶尺蠖和草地贪夜蛾的食草性减少。
总之，这项研究强调了CsSERPIN1作为一种新型的、组成型表达的丝氨酸蛋白酶抑制剂的作用，它可以有效地减少草食动物的生长和发育，而不会对宿主植物的生长产生不利影响。通过证明CsSERPIN1对各种食草动物的广谱活性及其不受环境因素影响的稳定表达，该研究表明CsSERPIN1是开发抗害虫茶树品种的有希望的候选者。
这项研究的影响超出了茶农业的范围，为结构性蛋白酶抑制剂作为持久且环保的作物保护解决方案的潜力提供了见解。