扬州大学园艺与植物保护学院农药分子靶标与环境毒理团队揭示脱落酸和茉莉酸信号通路在水稻防御褐飞虱中的作用机制

　　近日，扬州大学园艺与植物保护学院农药与分子靶标团队在国际著名期刊International Journal of Melecular Sciences发表了题为Transcriptome Analysis Reveals Crosstalk between the Abscisic Acid and Jasmonic Acid Signaling Pathways in Rice-Mediated Defense against Nilaparvata lugens的研究论文。该研究通过褐飞虱为害后的水稻转录组分析，揭示了激素脱落酸（ABA）与茉莉酸（JA）联合调控水稻对褐飞虱的抗性。

 

　　水稻Oryza sativa 是禾本科植物，是世界上一种重要的粮食作物，为全球将近50%以上的人口提供口粮。按照目前全球人口数量的增长，预计在2025年，全球的产量需增加60%才能满足人类正常生活，它产量的多少与人们的日常生活和国民经济息息相关，由于水稻是一种无法摆脱当地环境压力的植物，因此解决生物和非生物胁迫对水稻产量的影响是全球最迫切的问题。

 

　　褐飞虱Nilaparvata lugens，属半翅目、同翅亚目、飞虱科，具有很高的生长速率和较强的环境适应性，容易大面积爆发，可进行远距离迁飞。褐飞虱是亚洲和东南亚水稻种植区最具有破坏性的害虫之一，可以直接取食水稻韧皮部，在茎部产卵并且可以传播病毒，目前在我国已成为水稻的首要害虫。因此，如何提高水稻自身对害虫的抗性，选育抗虫品种有着极为重要的意义。

 

　　植物激素在植物体内有至关重要的意义。昆虫在植物上产卵或取食植物时所产生分泌物中的特异性激发子会激活植物体内的多种植物激素信号途径，这些信号途径进一步激活防御基因的表达及直接防御、间接防御化合物的产生，使植物表现出抗虫性。植物激素在调节生长发育、参与植物抗逆性方面有着不可缺少的作用，它可以由外界的环境胁迫诱导产生，在植物体内往往以低水平调节各种生理反应。但植物如何协调波动的生长防御仍还不太清楚。脱落酸（ABA）和茉莉酸（JA）是两种重要的植物激素，主要实现积极调节防御功能和生长发育。

 

　　本研究旨在阐明水稻通过喷施外源激素从而影响体内激素的表达而达到抗褐飞虱的目的，通过分析ABA和JA激素通路的差异基因，相关抗虫转录因子的差异变化以及其他可能影响植株表现抗虫的基因，明确激素间是否存在互作，从而调节相关转录因子以及其他抗虫基因以达到抗虫的目的，为了解水稻抗虫的分子机制提供一个新的思路。

 

　　BPH与BPH + JA处理的差异表达基因（DEGs）共2727个； 1674个基因上调，1053个基因下调。 两组（BA和BJ）共调控1223个基因； 519个基因表达上调，704个基因表达下调。通过对褐飞虱为害后水稻的转录组分析，构建了一个ABA和JA协同调控水稻抗褐飞虱的复杂网络。

 

　　我院农药与分子靶标团队博士研究生李济同第一作者；我院农药与分子靶标团队刘景澜教授为通讯作者。本研究获得了国家自然科学基金项目的资助。

 

　　我院农药分子靶标与环境毒理团队长期以来一直从事农药毒理学相关基础和应用基础研究。近5年来主要开展杀虫剂靶标结构与功能关系、ABA在水稻抗褐飞虱中的功能及作用机制、新型光活化杀虫剂的环境毒理以及基于纳米载体的绿色生物制剂的开发等方面的研究。

 

　　文章链接：http://www.mdpi.com/1422-0067/23/11/6319

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