水稻有害生物防控技术创新团队揭示植物筛管防御新机制及害虫的反制策略
近日, 中国水稻研究所有害生物防控技术创新团队在JIPB在线发表了题为“OsPDCB1 mediates plasmodesmal callose defense and is targeted by a conserved planthopper effector”的论文。该研究发现, 褐飞虱唾液效应蛋白NlVRSP1能够直接靶向并破坏水稻胞间连丝胼胝质结合蛋白OsPDCB1的功能,揭示了一个关键的效应子–寄主靶标互作模块,该模块通过瓦解此类物理防御屏障来实现免疫逃逸。
褐飞虱在取食过程中分泌多种唾液效应蛋白, 这些效应蛋白可干扰水稻的多种细胞过程, 从而抑制宿主的免疫反应,协助害虫实现持续取食。尽管已有研究揭示了部分褐飞虱唾液蛋白与感病水稻品种间的互作关系, 但对于强致害性褐飞虱群体如何在相应抗性水稻品种中突破抗性的分子机制，目前仍不清楚。
研究团队首先在褐飞虱中鉴定出一种高度保守的效应蛋白NlVRSP1, 其在强致害种群中的转录水平和蛋白水平明显高于弱致害种群。进一步研究表明, NlVRSP1能够直接与定位于胞间连丝(细胞间通讯的关键通道)的OsPDCB1相互作用。OsPDCB1通过其X8结构域锚定胼胝质, 而NlVRSP1则特异性地干扰OsPDCB1与胼胝质的结合活性。此外,通过对水稻种质资源的单倍型分析,该团队鉴定出一个与抗性相关的优势等位基因：OsPDCB1Hap1, 该等位基因在籼稻中富集, 为后续从分子机制到育种应用提供了重要基础。
图1：褐飞虱效应蛋白NlVRSP1靶向水稻OsPDCB1抑制胼胝质沉积的分子机制研究
综上所述, 该研究揭示一个保守的效应蛋白-宿主相互作用模块, 微观层面的攻防密切关系着宏观的粮食安全。该研究不仅展现了水稻与褐飞虱“军备竞赛”的精彩一幕, 也将基础科学发现扎实地转化为保障粮食安全的潜在解决方案。
该研究得到了浙江省“尖兵”和“领雁”研发攻关计划、现代农业产业技术体系建设专项、 国家重点研发计划项目、中国农业科学院科技创新工程以及中央级公益性科研院所基本科研业务费专项等项目的支持。博士研究生杨后红为该论文第一作者, 傅强研究员和万品俊副研究员为共同通讯作者。
文章链接：https://doi.org/10.1111/jipb.70175