PBJ | 华中农大王满囷团队解析水稻挥发物S-柠檬烯防御褐飞虱的分子机理

学术 2024-10-10 09:03 安徽

近日，华中农业大学王满囷教授团队对水稻挥发物S-柠檬烯防御褐飞虱Nilaparvata lugens的功能和机制进行了研究，发现水稻S-柠檬烯合成酶（OsTPS19和OsTPS20）过表达水稻株系对褐飞虱卵孵化率具有明显的抑制作用，导致田间褐飞虱数量减少，对水稻多种病害具有明显的抗性。研究结果为水稻病虫害抗性育种提供了新思路和理论基础。相关研究成果在线发表在植物学知名期刊《Plant Biotechnology Journal》上。

褐飞虱（brown planthopper，BPH）是一种重要水稻害虫，因具有迁飞性、繁殖能力强、取食和产卵为害以及传播病毒，极易爆发成灾，造成水稻减产甚至绝收。萜类化合物作为植物挥发性次生代谢物质中最大的一类，在植物响应和抵御有害生物过程中发挥着重要功能。萜烯合成酶（terpene synthases, TPSs）是萜类化合物生物合成途径中的关键酶，能根据不同底物催化生成相应的萜类化合物。通过调控TPSs基因的表达量操纵植物萜类化合物的释放可以提高植物的抗性。由于TPSs的多样性及植物与有害生物互作的复杂性，深入探究TPSs基因响应有害生物为害的功能及机制仍是当前重要的方向。

在发现褐飞虱为害后可导致水稻S-柠檬烯合成酶（OsTPS19和OsTPS20）表达量和柠檬烯释放量的上升，团队通过农杆菌介导的遗传转化培育了中花11（ZH11）背景下的OsTPS19/OsTPS20的过表达（OE）和敲除（KO）株系。发现TPS19-KO、TPS20-KO和TPS19-OE水稻植株对褐飞虱雌成虫的吸引力降低，TPS20-OE水稻植株对褐飞虱雌成虫的吸引力没有明显变化；S-柠檬烯在低浓度范围内吸引褐飞虱，在高浓度范围内驱避褐飞虱；且TPS19-OE和TPS20-OE水稻植株上的褐飞虱卵孵化率显著降低。发现在褐飞虱为害及病原菌纹枯病Rhizoctonia solani和白叶枯病Xanthomonas oryzae pv. Oryzae的持续侵染下，TPS19-OE和TPS20-OE水稻植株的枯死程度和病斑长度显著低于其它水稻材料，对褐飞虱及两种病害表现出良好的抗性。

图1 S-柠檬烯提高水稻褐飞虱和病害抗性

田间试验结果发现，TPS19-OE和TPS20-OE水稻材料的褐飞虱数量、稻瘟病和纹枯病病情指数较低，TPS19-KO和TPS20-KO水稻材料的褐飞虱数量、稻瘟病和纹枯病病情指数较高。相较于野生型ZH11水稻，TPS19-KO和TPS20-KO水稻材料的有效穗数和种子重量显著降低，而TPS19-OE和TPS20-OE水稻材料的主要产量性状没有明显变化（图2）。这些结果证明了通过操纵水稻挥发物释放提高BPH和病害抗性的可行性，为水稻病虫害抗性育种提供了新思路和理论基础。

图2 过表达TPS19和TPS20减少田间褐飞虱的数量和病害发生

华中农业大学植物科学技术学院毕业博士生邱昌来、生命科学技术学院毕业博士生李威为论文共同第一作者，华中农业大学王满囷教授为论文通讯作者，华中农业大学林拥军教授和浙江大学吕静副教授提拱了重要帮助。本研究得到了国家重点研发计划的资助。

植物生物技术Pbj 交流群

为了能更有效地帮助广大的科研工作者获取相关信息，植物生物技术Pbj特建立微信群，Plant Biotechnology Journal投稿以及文献相关问题、公众号发布内容及公众号投稿问题都会集中在群内进行解答，同时鼓励在群内交流学术、碰撞思维。为了保证群内良好的讨论环境，请先添加小编微信，扫描二维码添加，之后我们会及时邀请您进群。小提示：添加小编微信时及进群后请务必备注学校或单位+姓名，PI在结尾注明，我们会邀请您进入PI群。

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4OTYzNDM5MA==&mid=2247608507&idx=2&sn=3cc63966ac11a166e3a31e8e33a93eeb

KjFold

分享最新科研前沿动态；技术介绍及案例分析；科研福利发放

最新文章

重磅！智选纳米抗体精准结合毒性化合物

最新产品：一站式AI设计筛选互作蛋白平台

AI自主设计联动筛选：揭示植物免疫背后的蛋白互作之谜

JIPB | 山东大学刘树伟课题组解析TaWRKY55-TaPLATZ2模块调控小麦耐盐碱胁迫的分子机制

蛋白质的从头设计和定向改造

PBJ | 利用碱基编辑器靶向叶绿体基因成功培育抗嗪草酮除草剂植物

PBJ | OsTET5 通过调节水稻中的离子和活性氧的稳态来调控对盐胁迫的适应性

JIA专题｜棉花生物技术育种—山东省农业科学院棉花遗传育种创新团队：棉花黄萎病抗性关键基因挖掘及功能验证的研究

他山之石 Plant J｜敲除β-伴大豆球蛋白的亚基可以改变种子的蛋白质组成，并提高大豆的耐盐性

基于扩散模型小分子化合物与蛋白的对接算法：DiffDock

Nature重磅：三阴性乳腺癌治疗新策略——AKT抑制剂+EZH2抑制剂

中国农业科学｜中国农业科学院烟草研究所张成省课题组探析脂肪酸类天然产物2E,4E-癸二烯酸对烟草根际微生物群落的影响

邀请函丨第七届植物-生物互作国际会议

蛋白亲和力定向进化 ——利用ProteinMPNN与AlphaFold Multimer联合设计蛋白药物

DiffDock:高效收割分子对接

邀请函丨第七届植物-生物互作国际会议

DiffDock:高效收割分子对接

DiffDock:用扩散模型解决分子对接任务

蛋白亲和力定向进化 ——利用ProteinMPNN与AlphaFold Multimer联合设计蛋白药物

RoseTTAFoldNA模型测试项目：蛋白质-核酸对接评估

连发两篇Nature，该研究组在小麦基因组研究中取得重大进展

PBJ | 华中农大王满囷团队解析水稻挥发物S-柠檬烯防御褐飞虱的分子机理

JIPB | 河南农业大学玉米生物技术团队发现玉米生长和抗病平衡调控新机制

文献分享：ProteinMPNN工具改善蛋白质表达、稳定性和功能

蛋白亲和力定向进化 ——利用ProteinMPNN与AlphaFold Multimer联合设计蛋白药物

纳米抗体亲和力定向进化 ——利用ProteinMPNN与AlphaFold Multimer联合设计纳米抗

猪瘟纳米抗体的创新突破 —— 科晶生物以AI技术守护养殖业安全

纳米抗体亲和力定向进化 ——利用ProteinMPNN与AlphaFold Multimer联合设计纳米抗

蛋白亲和力定向进化 ——利用ProteinMPNN与AlphaFold Multimer联合设计蛋白药物

JIPB | 华中农业大学邓秀新院士团队揭示CitZAT4调控乙烯诱导温州蜜柑橙色果皮形成的分子机制

基于AlphaFold-Multimer的多模态蛋白互作智选平台

蛋白设计|通过ProteinMPNN提高蛋白质表达、稳定性和功能

浙大团队基于ML的抗菌肽筛选模型，可识别整个肽库空间发现新药

NC | 浙江大学周杰教授团队整合ATAC-seq和RNA-seq挖掘调控番茄耐冷性的WRKY34并证明其分子作用机制和遗传变异

蛋白亲和力定向进化 ——利用ProteinMPNN与AlphaFold Multimer联合设计蛋白药物

蛋白设计|通过ProteinMPNN提高蛋白质表达、稳定性和功能

纳米抗体亲和力定向进化 ——利用ProteinMPNN与AlphaFold Multimer联合设计纳米抗

猪瘟纳米抗体的创新突破 —— 科晶生物以AI技术守护养殖业安全

必看！分子模拟的基础知识

基于AlphaFold-Multimer的多模态蛋白互作智选平台

蛋白设计|通过ProteinMPNN提高蛋白质表达、稳定性和功能

RoseTTAFoldNA模型测试项目：蛋白质-核酸对接评估

RoseTTAFold2NA ｜ RoseTTAFold蛋白结构预测后续 - 精准预测蛋白-核酸复合体

精准高通量核酸筛选互作蛋白模型 PK DNA/RNA-Pull Down

ESMFold免费在线服务：高效预测蛋白质结构的革命性工具

JIPB | 南京农业大学王源超课题组提出大豆锈病菌防治新策略

JIPB | 东北农业大学陈庆山/武小霞/杨明亮研究团队利用GRF3-GIF1嵌合蛋白构建高效大豆转化体系

JIPB | 中国农业大学李继刚课题组揭示ABI4调控蓝光信号转导的分子机制

JIPB丨安徽农业大学生命科学学院李培金团队揭示DMNT和TMTT在吸引亚洲玉米螟行为中的新功能

bioRxiv|利用AlphaFold_Multimer和ProteinMPNN迭代循环设计出具有高亲和力的蛋白结合物

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉