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武漢大學(xué)雜交水稻全國重點實驗室何光存課題組于北京時間14日晚在國際期刊Nature(《自然》)發(fā)文，首次鑒定出一個被植物抗蟲蛋白識別的褐飛虱唾液蛋白BISP，并揭示水稻抗褐飛虱分子機制，對培育高產(chǎn)、抗蟲水稻品種具有重要意義。
褐飛虱是一種遷飛性害蟲，每年對中國、菲律賓、越南、泰國、印度尼西亞等水稻主產(chǎn)國產(chǎn)生危害，是亞洲水稻生產(chǎn)中的頭號害蟲。
“選育和種植抗蟲品種是褐飛虱防治的關(guān)鍵?！焙喂獯娼榻B，各國科學(xué)家根據(jù)抗性基因?qū)Σ煌镄秃诛w虱的抗性反應(yīng)，已克隆17個抗褐飛虱基因，據(jù)此培育出多個抗褐飛虱水稻品種，但是如何抗蟲的分子機理一直不明。
何光存課題組前期從野生稻雜交后代中克隆了抗褐飛虱基因Bph14。此次研究中，他和團隊以含有Bph14基因的抗蟲水稻為對象，揭示了褐飛虱取食與水稻反取食的分子機制。
研究發(fā)現(xiàn)，褐飛虱唾液中含有一種BISP蛋白，該蛋白是將普通水稻變脆弱、易于被取食的“元兇”。而在含有Bph14基因的抗蟲水稻中，當BISP進入細胞后，會立即與Bph14蛋白發(fā)生特異性結(jié)合而被識別，激發(fā)強烈抗蟲反應(yīng)，使褐飛虱取食下降、生長受阻、死亡率上升，從而阻止侵害。
如何保證水稻抗蟲性與生長發(fā)育間的平衡？課題組進一步研究發(fā)現(xiàn)，Bph14還能促進BISP與選擇性自噬受體OsNBR1互相作用，通過自噬降解方式，快速清除水稻細胞內(nèi)存留的BISP，終止抗性反應(yīng)，使細胞盡快恢復(fù)生長。研究結(jié)果顯示，Bph14細胞內(nèi)的BISP水平在6小時內(nèi)顯著降低，36小時后被完全降解，抗蟲反應(yīng)隨之減弱直至終止。
何光存介紹，上述研究表明，Bph14在識別BISP激發(fā)抗蟲反應(yīng)、調(diào)控自噬清除BISP的過程中具有至關(guān)重要的作用，為培育高產(chǎn)抗蟲品種水稻奠定基礎(chǔ)。同時，該研究也為開展植物抗蟲提供了思路。
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