水稻OsLecRK1基因介导的抗褐飞虱功能分析

宋旭明，王谆静，麦迪乃·萨比尔，廖志洪，邓建宇，朱旭东，周国鑫*

(1.浙江农林大学现代农学院，杭州 311300；2.中国水稻研究所，杭州 310006)

水稻是亚洲地区的主要粮食作物，我国半数以上人口以稻米为主食。自20世纪70年代以来，我国开始大面积推广矮秆、多分蘖和具有耐肥特征的水稻品种，由于化学农药的不合理使用，导致近几十年来褐飞虱NilaparvatalugensStål频频爆发，严重威胁我国粮食安全(陈建明等，2003; 娄永根和程家安，2011)。抗虫水稻品种培育是褐飞虱综合治理最有效且经济的措施之一，各国科研工作者一直致力于水稻抗褐飞虱基因的发掘和利用(刘裕强，2009)。目前，已从抗性栽培稻和野生稻等资源中鉴定和定位了至少35个抗褐飞虱基因或QTL(Quantitative trait loci)，包括Bph1、bph2、Bph3、Bph9、Bph14等(Horganetal., 2015; Duetal., 2020)。

水稻抗褐飞虱基因Bph3，具有广谱的褐飞虱抗性和持久性，已广泛用于抗褐飞虱水稻品种的培育(Duetal., 2020)。Bph3基因簇包含4个凝集素类受体蛋白激酶(Lectin receptor-like kinases, LecRK)基因(OsLecRK1-4)，其中OsLecRK1-3对水稻褐飞虱的抗性具有累加作用，据估算单由OsLecRK1贡献的抗性占一半左右(吴寒，2013; Liuetal., 2015)。凝集素类受体激酶属于蛋白激酶的一个亚家族，一般由细胞外凝集素结构域、跨膜结构域和胞内激酶结构域组成(Heetal., 2017)。LecRK在应对生物胁迫和非生物胁迫中都发挥着重要作用，参与了植物对真菌、细菌和植食性昆虫为害的生物胁迫防御反应(Zhangetal., 2017)。通过胞外结构域识别信号分子，通过磷酸化、去磷酸化等方式转导防御信号，调控下游靶蛋白，影响植物免疫诱导反应(朱巍巍等，2018)。Liu等(2015)将OsLecRK1-3基因簇导入褐飞虱易感水稻品种中，显著增强了水稻对褐飞虱的抗性，同时增加了水稻对白背飞虱Sogatellafurcifera(Horváth)的抗性。……