浙江大学鉴定并揭示一个水稻感虫基因的作用机理及应用潜力

作者：浙江大学 2024/9/13 14:07:48

植物和植食性昆虫在长期进化过程中已经发展出复杂的互作关系。一方面，植物通过识别植食性昆虫为害信号，启动相关的早期信号事件以及植物激素介导的防御信号网络，从而产生特异性防御反应。另一方面，植食性昆虫通过分泌效应子或化学因子，抑制植物防御反应或诱导植物敏感性，从而提高其自身适合度。迄今为止，有关植物病原菌通过调控植物感病基因降低植物抗病性已有很多研究报道，然而，对于与植食性昆虫相关的植物感虫基因则了解

2024年9月9日，浙江大学农学院娄永根教授团队在Nature Food期刊上发表题为“Identification and knockout of a herbivore susceptibility gene enhances planthopper resistance and increases rice yield”的研究论文，发现水稻的富亮氨酸重复序列基因OsLRR2是一个感虫基因，并揭示了其在调控水稻抗性和产量中的作用与机理以及在生产上的应用潜力。

该研究发现，OsLRR2的转录水平受褐飞虱产卵雌成虫为害的强烈诱导，并且其转录水平与水稻抗虫性负相关。机理研究表明，OsLRR2可与定位于植物细胞质膜上的共受体OsSERK1和OsSERK2互作，从而干扰共受体与防御相关模式识别受体（OsPEPR1、OsFLS2）和生长相关受体（OsBRI1）之间复合体的形成，阻碍水稻的防御反应和生长发育。室内与田间试验表明，敲除OsLRR2显著增强水稻对稻飞虱和稻瘟病的抗性及其对细菌激发子flg22的响应，并显著提高水稻产量（不防治病虫害时，增产约25%；防治时，增产13~18%）。这些结果表明，专食性害虫稻飞虱可以通过调控水稻（特别是感虫品种）的感虫基因而提高水稻的敏感性，从而为自身服务。研究结果也揭示了利用适当感虫基因提高水稻抗性和产量的潜力。

浙江大学博士后蒯鹏与博士生林娜为本论文的共同第一作者，浙江大学娄永根教授与英国纽卡斯尔大学Gatehouse A.M.R.教授为该论文的共同通讯作者。本研究受到国家自然科学基金（31930091和32202396），农业生物育种（2022ZD0400301-3）和现代农业产业技术体系（CARS-01-43）等项目的资助。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s43016-024-01044-4

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