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武汉大学杂交水稻全国重点实验室何光存课题组于北京时间14日晚在国际期刊Nature(《自然》)发文，首次鉴定出一个被植物抗虫蛋白识别的褐飞虱唾液蛋白BISP，并揭示水稻抗褐飞虱分子机制，对培育高产、抗虫水稻品种具有重要意义。
褐飞虱是一种迁飞性害虫，每年对中国、菲律宾、越南、泰国、印度尼西亚等水稻主产国产生危害，是亚洲水稻生产中的头号害虫。
“选育和种植抗虫品种是褐飞虱防治的关键。”何光存介绍，各国科学家根据抗性基因对不同生物型褐飞虱的抗性反应，已克隆17个抗褐飞虱基因，据此培育出多个抗褐飞虱水稻品种，但是如何抗虫的分子机理一直不明。
何光存课题组前期从野生稻杂交后代中克隆了抗褐飞虱基因Bph14。此次研究中，他和团队以含有Bph14基因的抗虫水稻为对象，揭示了褐飞虱取食与水稻反取食的分子机制。
研究发现，褐飞虱唾液中含有一种BISP蛋白，该蛋白是将普通水稻变脆弱、易于被取食的“元凶”。而在含有Bph14基因的抗虫水稻中，当BISP进入细胞后，会立即与Bph14蛋白发生特异性结合而被识别，激发强烈抗虫反应，使褐飞虱取食下降、生长受阻、死亡率上升，从而阻止侵害。
如何保证水稻抗虫性与生长发育间的平衡？课题组进一步研究发现，Bph14还能促进BISP与选择性自噬受体OsNBR1互相作用，通过自噬降解方式，快速清除水稻细胞内存留的BISP，终止抗性反应，使细胞尽快恢复生长。研究结果显示，Bph14细胞内的BISP水平在6小时内显著降低，36小时后被完全降解，抗虫反应随之减弱直至终止。
何光存介绍，上述研究表明，Bph14在识别BISP激发抗虫反应、调控自噬清除BISP的过程中具有至关重要的作用，为培育高产抗虫品种水稻奠定基础。同时，该研究也为开展植物抗虫提供了思路。