粮作所杂交稻团队在水稻抗褐飞虱机制研究中取得新进展

    6月20日，粮作所杂交稻团队在《Frontiers in Plant Science》(JCR一区，IF=6.627)在线发表题为“Integrated transcriptomics and metabolomics analysis provide insight into the resistance response of rice against brown planthopper”的研究论文。

褐飞虱是威胁水稻生产最严重的害虫之一。利用宿主抗性，将抗褐飞虱基因导入优良的水稻品种防治褐飞虱是一种有效并且环境友好的治理褐飞虱的方法。研究人员前期克隆的抗褐飞虱基因Bph30，是一个完全显性基因，在杂交水稻抗性育种中具有重要的应用价值，但是其抗性机理还不清楚。相关研究结果发表在Molecular Plant上(Shi et al., 2021 doi: 10.1016/j.molp.2021.07.004.)。本研究通过转录组和代谢组联合分析，发现受到褐飞虱取食后，氨基酸合成途径，植物激素信号传导途径，苯丙素生物合成途径，类黄酮生物合成途径在Bph30转基因材料BPH30T与背景材料日本晴中存在显著差异。进一步研究发现，Bph30可能通过莽草酸途径协调初级代谢物，次级代谢物以及植物激素的流向来增强水稻对褐飞虱的抗性。同时本研究还发现外源施加IAA可以显著减弱Bph30对褐飞虱的抗性，暗示IAA下游靶标基因可能利于褐飞虱的取食。我们的研究结果对于抗褐飞虱主效基因的抗性机理解析以及高效利用具有重要的借鉴意义。

石少阶博士、闸雯俊博士为本论文的共同第一作者，游艾青研究员、周雷研究员、刘凯研究员为本论文的共同通讯作者，湖北省农科院粮作所为第一单位。本研究得到了湖北省科技重大专项(2022ABA001, 2021ABA011)，武汉市生物育种科技重大专项(2022021302024850)，湖北省自然科学基金青年基金(2022CFB832)，湖北省农业科学院青年基金(2023NKYJJ01)等项目的共同资助。