苗雪霞课题组与薛红卫课题组合作获得兼抗褐飞虱和二化螟的水稻材料

来源：JIPB

水稻是我国主要的粮食作物，也是受病虫危害最严重的作物。褐飞虱和二化螟是水稻的重要害虫，因危害方式（褐飞虱通过刺吸，二化螟通过咀嚼）和危害部位的差异，水稻对这两种害虫的防御机制也有所不同，多数情况下很难兼顾对两种害虫的抗性。

JIPB近日在线发表了中科院分子植物卓越创新中心苗雪霞课题组与薛红卫课题组的合作研究成果“Deficiency of mitochondrial outer membrane protein 64 confers rice resistance to both piercing-sucking and chewing insects in rice”。该研究发现，定位于水稻线粒体外膜的转运蛋白OM64的缺失导致活性氧积累，同时提高了水稻对刺吸式（褐飞虱）和咀嚼式（二化螟）害虫的抗性。

水稻om64突变体中H2O2积累，提高了对刺吸式和咀嚼式害虫的抗性

A.  对水稻T-DNA插入突变体的大规模田间筛选；B.T-DNA插入突变体的确认和旁邻序列克隆；C.om64突变体对褐飞虱的抗性显著提高；D. om64突变体对二化螟的耐受性显著提高；E.OM64蛋白定位于线粒体；F.用NAC抑制H2O2产生，导致om64突变体对褐飞虱的抗性消失；G. om64突变体中H2O2含量显著升高.

对其中一个高抗褐飞虱的突变体的深入研究发现T-DNA插入导致水稻线粒体外膜转运蛋白OM64编码基因缺失。亚细胞定位研究表明OM64蛋白定位于线粒体，遗传学分析证明了OM64在抗褐飞虱过程中的重要作用。om64突变体对褐飞虱的抗性是通过抗生性和耐虫性共同发挥作用，H2O2水平的提高导致了对褐飞虱的抗性。有意思的是，om64突变体对二化螟的耐受性也显著提高。在突变体上取食的二化螟的生长发育被显著抑制。

田间分析发现：om64突变体的分蘖、株高、产量等农艺性状未受到显著影响，表明在不影响产量的前提下，通过改变一个基因有可能同时提高水稻对两种重要农业害虫的抗性。研究结果为利用简易的基因编辑技术进行抗虫分子育种提供了很好的基因资源。

参考文献

1. Fu FF, Ye R, Xu S, Xue HW (2009) Studies on rice seed quality through analysis of a largescale T-DNA insertion population. Cell Research 19(3):380-391

2. Guo HM, Li HC, Zhou SR, Xue HW, Miao XX (2014) Cis-12-oxo-phytodienoic acid stimulates rice defense response to a piercing-sucking insect. Molecular Plant 7(11):1683-1692

3. Ma F, Yang X, Shi ZY, Miao XX (2020) Novel crosstalk between ethylene- and jasmonic acid-pathway responses to a piercing–sucking insect in rice. New Phytologist. 225：474-487.

4. Dai Z, Tan J, Zhou C, Yang X, Yang F, Zhang S, Sun S, Miao X, She ZY (2019) The OsmiR396–OsGRF8–OsF3H-flavonoid pathway mediates resistance to the brown planthopper in rice (Oryza sativa). Plant Biotechnology Journal. 17: 1657-1669.

5. Yang X, Wang J, Dai Z, Zhao X, Miao X, Shi Z (2019) miR156f integrates panicle architecture through genetic modulation of branch number and pedicel length pathways. Rice, 12(40):1-11.

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