科学家揭示抗褐飞虱分子机制 助力培育高产水稻
中新社武汉6月15日电 (马芙蓉 杨芳)武汉大学杂交水稻全国重点实验室何光存课题组于北京时间14日晚在国际期刊Nature(《自然》)发文,首次鉴定出一个被植物抗虫蛋白识别的褐飞虱唾液蛋白BISP,并揭示水稻抗褐飞虱分子机制,对培育高产、抗虫水稻品种具有重要意义。
褐飞虱是一种迁飞性害虫,每年对中国、菲律宾、越南、泰国、印度尼西亚等水稻主产国产生危害,是亚洲水稻生产中的头号害虫。
“选育和种植抗虫品种是褐飞虱防治的关键。”何光存介绍,各国科学家根据抗性基因对不同生物型褐飞虱的抗性反应,已克隆17个抗褐飞虱基因,据此培育出多个抗褐飞虱水稻品种,但是如何抗虫的分子机理一直不明。
何光存课题组前期从野生稻杂交后代中克隆了抗褐飞虱基因Bph14。此次研究中,他和团队以含有Bph14基因的抗虫水稻为对象,揭示了褐飞虱取食与水稻反取食的分子机制。
研究发现,褐飞虱唾液中含有一种BISP蛋白,该蛋白是将普通水稻变脆弱、易于被取食的“元凶”。而在含有Bph14基因的抗虫水稻中,当BISP进入细胞后,会立即与Bph14蛋白发生特异性结合而被识别,激发强烈抗虫反应,使褐飞虱取食下降、生长受阻、死亡率上升,从而阻止侵害。
如何保证水稻抗虫性与生长发育间的平衡?课题组进一步研究发现,Bph14还能促进BISP与选择性自噬受体OsNBR1互相作用,通过自噬降解方式,快速清除水稻细胞内存留的BISP,终止抗性反应,使细胞尽快恢复生长。研究结果显示,Bph14细胞内的BISP水平在6小时内显著降低,36小时后被完全降解,抗虫反应随之减弱直至终止。
何光存介绍,上述研究表明,Bph14在识别BISP激发抗虫反应、调控自噬清除BISP的过程中具有至关重要的作用,为培育高产抗虫品种水稻奠定基础。同时,该研究也为开展植物抗虫提供了思路。(完)
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