研究揭示OsmiR396調控水稻對褐飛虱的抗性機制

　　2月7日，Plant Biotechnology Journal 在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所昆蟲發育與進化生物學重點實驗室研究員苗雪霞和時振英為通訊作者的研究論文，論文題為The OsmiR396–OsGRF8–OsF3H-flavonoid pathway mediates resistance to the brown planthopper in rice (Oryzasativa)。

　　越來越多的研究發現microRNA（miRNA）參與植物和病原體的互作。在植物與昆蟲的互作中，miRNA的作用也漸漸凸顯，但具體的作用機制研究欠缺。褐飛虱(brown planthopper， BPH)專一性取食水稻，是水稻生產的主要害蟲之一，可導致水稻嚴重減產，迫切需要有效的生物防治。為揭示參與水稻和褐飛虱互作的miRNA，研究人員進行了miRNA測序，并鑒定出BPH響應的OsmiR396。通過在三個不同遺傳背景的水稻品種中超表達靶基因類似物（MIM396）以封閉OsmiR396，揭示出OsmiR396負調控水稻對褐飛虱的抗性。過表達一個BPH響應的OsmiR396的靶基因，OsGRF8，表現出對BPH的抗性。此外，MIM396和GRF8OE植株中類黃酮的含量均增加。通過對39份天然水稻品種進行分析，發現水稻材料中類黃酮含量的增加和褐飛虱抗性呈現正相關的趨勢。人工施加類黃酮能夠增加野生型水稻對褐飛虱的抗性。類黃酮生物合成途徑中的BPH響應基因，黃烷酮3-羥化酶（OsF3H）基因受OsGRF8的直接調控。OsF3H的遺傳功能分析顯示其正調控水稻類黃酮含量和BPH抗性。OsmiR396和OsF3H之間的遺傳相關性分析表明，OsF3H的功能下調（通過RNAi）回復了MIM396植株對BPH的抗性，同時也降低了MIM396植株中的類黃酮含量。

　　該研究獲得國家重點研發計劃(2016YFD0100603)、國家自然科學基金（31870232，31371949）轉基因專項 (2016ZX08009-003-001)以及雜交水稻國家重點實驗室（KF201805）的支持。