水稻是世界上最主要的糧食作物之一，全球有半數以上的人口以稻米為主糧，病蟲害嚴重影響了水稻産量和品質，其中，褐飛虱和稻瘟病是危害最嚴重的蟲害和病害。水稻整個生長發育過程會持續受到褐飛虱和稻瘟病的損害，為了保障高産穩産需要施用大量化學農藥，不僅造成嚴重的環境污染和食品安全問題，也增加了病原菌和植食性昆蟲的耐藥性。抗性品種種植一直是預防水稻病蟲害最為經濟有效和最環保的政策，對水稻抗病蟲基因的鑒定和功能解析具有重要科學意義。
近日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心苗雪霞研究組在Plant，Cell & Environment發表了題為“Identification of the rice genes and metabolites involved in dual resistance against brown planthopper and rice blast fungus”的研究論文，用反向遺傳學方法從高抗褐飛虱和稻瘟病的水稻品種中，鑒定出對褐飛虱和稻瘟病具有雙重抗性的基因和化合物。
對三種不同抗性的水稻品種（RHT, ZH11和MDJ）在褐飛虱和稻瘟病處理後進行轉錄組測序，運用權重基因共表達網絡分析（WGCNA）後發現，苯丙烷通路在防禦褐飛虱和稻瘟病過程中發揮重要作用。對苯丙烷通路相關基因進行表達量分析，發現5個受褐飛虱和稻瘟病處理後變化趨勢相反的基因，遺傳學分析發現OsF3H基因正調控水稻對褐飛虱的抗性，負調控水稻對稻瘟病的抗性。同時還發現5個受褐飛虱和稻瘟病處理後變化趨勢相同的基因，遺傳學分析發現OsF3′H基因的敲除突變體osf3′h顯著提高水稻對褐飛虱和稻瘟病的抗性。進一步對三個水稻品種進行代謝組分析，發現聖草酚不僅抑制稻瘟病菌的生長而且提高水稻對褐飛虱抗性。
該研究結果表明，苯丙烷通路在水稻抵抗褐飛虱和稻瘟病的過程中發揮十分重要的作用，是一個值得去深入研究的抗性代謝通路。
原文連結：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14321
來源：植物與環境PCE
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