華南農業大學團隊研究揭示作物中殺蟲劑轉運蛋白基因

　　近日，華南農業大學亞熱帶農業生物資源與利用國家重點實驗室、天然農藥與化學生物學教育部重點實驗室徐漢虹與林菲課題組首次研究報道了作物中殺蟲劑轉運蛋白基因。他們克隆了噻蟲嗪高效利用吸收轉運蛋白基因OsATL15，并對其潛在的分子機制和應用價值進行了初步探究。相關研究發表于Plant Biotechnology Journal。

　　褐飛虱是為害水稻的主要害蟲之一，主要取食水稻韌皮部汁液。新煙堿類農藥噻蟲嗪作為種衣劑被廣泛運用于水稻褐飛虱等害蟲的防治。鑒定水稻中噻蟲嗪的轉運蛋白基因功能，調控藥劑向害蟲取食部位積累，提高噻蟲嗪的有效利用率，對于實現稻田農藥減量增效具有重要的意義。

　　研究人員利用富集表達水稻轉運蛋白基因的酵母文庫篩選出了水稻噻蟲嗪轉運蛋白基因OsATL15。過表達OsATL15明顯增強了水稻對噻蟲嗪的吸收。作者利用啟動子gdcsP構建韌皮部特異表達OsATL15的水稻植株，通過融合GUS標簽以及組織化學檢測發現，gdcsPpro::OsATL15-GUS在根的木質部、韌皮部、中柱鞘和內皮層以及莖和葉的維管束中表達。利用激光顯微切割技術對不同基因型OsATL15植株的維管束組織進行切割分離以及噻蟲嗪含量檢測，數據表明gdcsPro::OsATL15植株微管束積累的噻蟲嗪含量最高，這正是褐飛虱等刺吸式口器害蟲取食的部位。

　　研究人員模擬根部施藥場景探究噻蟲嗪施用于不同OsATL15基因型水稻植株對褐飛虱防治效果。結果表明，根部施用30 μM噻蟲嗪后，相對野生型株系，其在OsATL15過表達和gdcsPro::OsATL15植株上的防效顯著提高，驗證了農藥在病蟲害為害部位特定分布積累，從而提高對害蟲防治效果的設想。

　　該成果開創性地從農藥與作物互作的角度提高農藥對靶傳遞效率，為以農藥高效利用為目標性狀的水稻分子設計育種提供了重要的研究思路和基因資源。

　　據介紹，病蟲害大都在農作物的特定部位為害，如果施用的農藥能夠精準積累分布在病蟲害為害部位，則可以顯著提高農藥利用率，實現智慧、精準、輕簡、和諧的植物保護。據此，徐漢虹團隊于2002年提出導向農藥理念并從開展研究，在導向農藥分子合成、導向農藥載體設計，以及創制以農藥利用率為種質特征的作物新品種等方面取得系列成果。

　　華南農業大學植物保護學院農藥學系博士研究生肖鈺艷和已畢業碩士生張漢林為該論文共同第一作者，林菲副研究員與徐漢虹教授為共同通訊作者，日本島根大學Takashi Akihiro教授參與了此項研究，華南農業大學儲成才團隊提供了微管束特異性啟動子gdcsP。