水稻是世界上最主要的粮食作物之一，全球有半数以上的人口以稻米为主粮，病虫害严重影响了水稻产量和质量，其中，褐飞虱和稻瘟病是危害最严重的虫害和病害。水稻整个生长发育过程会持续受到褐飞虱和稻瘟病的损害，为了保障高产稳产需要施用大量化学农药，不仅造成严重的环境污染和食品安全问题，也增加了病原菌和植食性昆虫的耐药性。抗性品种种植一直是预防水稻病虫害最为经济有效和最环保的策略，对水稻抗病虫基因的鉴定和功能解析具有重要科学意义。
近日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心苗雪霞研究组在Plant，Cell & Environment发表了题为“Identification of the rice genes and metabolites involved in dual resistance against brown planthopper and rice blast fungus”的研究论文，用反向遗传学方法从高抗褐飞虱和稻瘟病的水稻品种中，鉴定出对褐飞虱和稻瘟病具有双重抗性的基因和化合物。
对三种不同抗性的水稻品种（RHT, ZH11和MDJ）在褐飞虱和稻瘟病处理后进行转录组测序，运用加权基因共表达网络分析（WGCNA）后发现，苯丙烷通路在防御褐飞虱和稻瘟病过程中发挥重要作用。对苯丙烷通路相关基因进行表达量分析，发现5个受褐飞虱和稻瘟病处理后变化趋势相反的基因，遗传学分析发现OsF3H基因正调控水稻对褐飞虱的抗性，负调控水稻对稻瘟病的抗性。同时还发现5个受褐飞虱和稻瘟病处理后变化趋势相同的基因，遗传学分析发现OsF3′H基因的敲除突变体osf3′h显著提高水稻对褐飞虱和稻瘟病的抗性。进一步对三个水稻品种进行代谢组分析，发现圣草酚不仅抑制稻瘟病菌的生长而且提高水稻对褐飞虱抗性。
该研究结果表明，苯丙烷通路在水稻抵抗褐飞虱和稻瘟病的过程中发挥十分重要的作用，是一个值得去深入研究的抗性代谢通路。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14321
来源：植物与环境PCE
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