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Molecular mechanisms of mutualistic and antagonistic interactions in a plant–pollinator association

Molecular mechanisms of mutualistic and antagonistic interactions in a plant–pollinator association

Authors :
Kai Jiang
Ye Yin
Yuan-Yuan Li
Yan Chen
Ping Wen
Finn Kjellberg
Jing Jun Yang
Hui Yu
Xiao-Yong Chen
Simon T. Segar
Qingfeng Liu
Yuan Yuan Ding
Xing Tan Zhang
Stephen G. Compton
Jean-Yves Rasplus
Xin Tong
Shan Chen
Yang Yang
Ray Ming
Carlos A. Machado
Jin Chen
Huanming Yang
Derek W. Dunn
Zhen Yue
Gang Wang
Qiang Gao
Philip M. Gilmartin
Yi Jing
Yu Zhang
Astrid Cruaud
Hong Qing Li
Rong Wang
Jianquan Liu
Min Liu
Yuan Ye Zhang
East China Normal University [Shangaï] (ECNU)
Beijing Genomics Institute [Shenzhen] (BGI)
Harper Adams University
Xishuangbanna Tropical Botanical Garden
Chinese Academy of Sciences [Beijing] (CAS)
Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences (CATAS)
Key Laboratory of Tropical Forest Ecology
Ecological Security and Protection Key Laboratory of Sichuan Province
Centre de Biologie pour la Gestion des Populations (UMR CBGP)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université de Montpellier (UM)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Northwest University [Xi'an]
University of Hull [United Kingdom]
Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE)
Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Sichuan University [Chengdu] (SCU)
Key Laboratory of Bio-resources and Eco-environment
ministry of education-College of Life Sciences-Sichuan University [Chengdu] (SCU)
Guangzhou University
University of Maryland [College Park]
University of Maryland System
University of Illinois at Urbana-Champaign [Urbana]
University of Illinois System
Fujian Agriculture and Forestry University (FAFU)
Xiamen University
Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Sustainable Utilization
Chinese Academy of Sciences [Beijing] (CAS)-South China Botanical Garden
University of Leeds
This work is supported by NSFC grants 31630008 and 31870356 (X.-Y.C.) and 31870359 (G.W.), and a Talents 1000 Fellowship of Shaanxi Province (D.W.D.). S.T.S. acknowledges departmental support from Harper Adams University.
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Université de Montpellier (UM)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
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Source :
Nature Ecology & Evolution, Nature Ecology & Evolution, Nature, 2021, 5 (7), pp.974-986. ⟨10.1038/s41559-021-01469-1⟩, Nature Ecology & Evolution, 2021, 5 (7), pp.974-986. ⟨10.1038/s41559-021-01469-1⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
Springer Science and Business Media LLC, 2021.

Abstract

International audience; Many insects metamorphose from antagonistic larvae into mutualistic adult pollinators, with reciprocal adaptation leading to specialized insect-plant associations. It remains unknown how such interactions are established at molecular level. Here we assemble high-quality genomes of a fig species, Ficus pumila var. pumila, and its specific pollinating wasp, Wiebesia pumilae. We combine multi-omics with validation experiments to reveal molecular mechanisms underlying this specialized interaction. In the plant, we identify the specific compound attracting pollinators and validate the function of several key genes regulating its biosynthesis. In the pollinator, we find a highly reduced number of odorant-binding protein genes and an odorant-binding protein mainly binding the attractant. During antagonistic interaction, we find similar chemical profiles and turnovers throughout the development of galled ovules and seeds, and a significant contraction of detoxification-related gene families in the pollinator. Our study identifies some key genes bridging coevolved mutualists, establishing expectations for more diffuse insect-pollinator systems.

Details

ISSN :
2397334X
Volume :
5
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nature Ecology & Evolution
Accession number :
edsair.doi.dedup.....d9c9ee48c9588ff7d02a7d6f990dbfa4
Full Text :
https://doi.org/10.1038/s41559-021-01469-1