近日,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所萬(wàn)建民院士團(tuán)隊(duì)克隆了水稻抗褐飛虱關(guān)鍵基因,該研究對(duì)水稻抗褐飛虱的遺傳改良具有重要意義。成果在線發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊(PNAS)》上。
褐飛虱是一種暴發(fā)性和致害性極強(qiáng)的遠(yuǎn)距離遷飛性害蟲,常群居稻株基部,吸食汁液,引起植株萎焉枯死,導(dǎo)致減產(chǎn)甚至絕收,嚴(yán)重影響水稻的產(chǎn)量及品質(zhì),是當(dāng)前水稻生產(chǎn)上的首要害蟲。此外,褐飛虱還是水稻病毒病的傳播媒介。目前針對(duì)褐飛虱及其傳播病毒病的防治措施主要是依賴化學(xué)殺蟲劑,而長(zhǎng)期過(guò)量使用化學(xué)殺蟲劑,不但使環(huán)境日趨惡化,還產(chǎn)生農(nóng)藥殘留,嚴(yán)重危害人類健康;而且殺死天敵,會(huì)破壞生態(tài)平衡,并促使害蟲產(chǎn)生抗藥性。抗蟲品種的應(yīng)用被認(rèn)為是最為經(jīng)濟(jì)有效的防治措施。克隆抗褐飛虱基因、解析抗性機(jī)制對(duì)于水稻抗褐飛虱的遺傳改良具有重要意義。
苯丙氨酸氨裂合酶(Phenylalanine ammonia-lyase, PAL)是參與植物防御病原菌的一個(gè)關(guān)鍵酶,但其在昆蟲抗性中的作用仍知之甚少。該研究通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析,發(fā)現(xiàn)褐飛虱取食顯著誘導(dǎo)了水稻中多個(gè)PAL基因的表達(dá)。降低抗蟲品種中PAL基因的表達(dá)顯著降低水稻對(duì)褐飛虱的抗性,而在感蟲品種中過(guò)表達(dá)PAL8基因顯著提高了水稻對(duì)褐飛虱的抗性,并發(fā)現(xiàn)PAL基因可能通過(guò)調(diào)節(jié)水楊酸和木質(zhì)素的生物合成介導(dǎo)水稻對(duì)褐飛虱的抗性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)錄因子OsMYB30通過(guò)與PAL6和PAL8基因啟動(dòng)子上的特定元件直接結(jié)合,調(diào)控褐飛虱取食對(duì)PAL6和PAL8的誘導(dǎo)表達(dá)。上述研究揭示了OsMYB30調(diào)控PAL基因表達(dá)激活水稻對(duì)褐飛虱抗性的新途徑。
該研究得到國(guó)家重大轉(zhuǎn)基因?qū)m?xiàng)、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。(通訊員 衛(wèi)斐)
原文鏈接:https://www.pnas.org/content/early/2019/12/16/1902771116