近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所萬建民院士團隊克隆了水稻抗褐飛虱關(guān)鍵基因，該研究對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《美國國家科學(xué)院院刊（PNAS）》上。
褐飛虱是一種暴發(fā)性和致害性極強的遠距離遷飛性害蟲，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，嚴重影響水稻的產(chǎn)量及品質(zhì)，是當前水稻生產(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，而長期過量使用化學(xué)殺蟲劑，不但使環(huán)境日趨惡化，還產(chǎn)生農(nóng)藥殘留，嚴重危害人類健康；而且殺死天敵，會破壞生態(tài)平衡，并促使害蟲產(chǎn)生抗藥性。抗蟲品種的應(yīng)用被認為是最為經(jīng)濟有效的防治措施。克隆抗褐飛虱基因、解析抗性機制對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PAL基因的表達。降低抗蟲品種中PAL基因的表達顯著降低水稻對褐飛虱的抗性，而在感蟲品種中過表達PAL8基因顯著提高了水稻對褐飛虱的抗性，并發(fā)現(xiàn)PAL基因可能通過調(diào)節(jié)水楊酸和木質(zhì)素的生物合成介導(dǎo)水稻對褐飛虱的抗性。進一步研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子OsMYB30通過與PAL6和PAL8基因啟動子上的特定元件直接結(jié)合，調(diào)控褐飛虱取食對PAL6和PAL8的誘導(dǎo)表達。上述研究揭示了OsMYB30調(diào)控PAL基因表達激活水稻對褐飛虱抗性的新途徑。
該研究得到國家重大轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ棥⒅攸c研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金等項目資助。（通訊員 衛(wèi)斐）
原文鏈接：https://www.pnas.org/content/early/2019/12/16/1902771116
