褐飞虱（Nilaparvata lugens，BPH）是水稻生产中最具破坏性的害虫之一，严重影响了水稻的产量和品质。先前的研究表明，茉莉酸（JA）信号通路在水稻与BPH互作中起着重要作用，BPH为害会激活水稻中JA的生物合成，进而诱导防御性化合物的积累（Xu et al., 2021; Liu et al., 2023）。然而，其精确的调控机制尚未完全明了。
2025年4月24日，New Phytologist正式发表了浙江大学李冉课题组题为“The MYC2-JAMYB transcriptional cascade regulates rice resistance to brown planthoppers” 的研究论文，该研究揭示了MYC2-JAMYB转录模块在JA介导的水稻对BPH抗性中的作用机制。
MYC2转录因子是JA信号通路的核心调控因子，通过其他转录因子直接或间接调节防御化合物的生物合成（Chen et al., 2024）。研究人员通过挖掘课题组ChIP-seq数据，鉴定到一个受MYC2调控的转录因子JAMYB。为了明确JAMYB的生物学功能，研究人员构建了JAMYB的敲除突变体（jamyb）。实验室条件下，相较于野生型植株，jamyb突变体上BPH卵孵化率显著升高，卵的发育历期显著降低。在田间，jamyb突变体上飞虱和稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalis）的数量显著高于野生型。结果表明，JAMYB是水稻对BPH的正调控因子。
随后研究人员通过转录组分析、靶向代谢组学分析和CUT&Tag-seq实验证明，一方面，JAMYB可以通过识别并结合苯丙烷通路中核心基因（PAL6、PAL7、C4H1）启动子上的AC基序，直接调控苯丙烷类防御物质的合成；另一方面，JAMYB可以间接调控挥发性萜类和甲基酮等代谢物的合成，这些挥发物不仅可以驱避BPH，还能吸引BPH的天敌—稻虱缨小蜂（Anagrus nilaparvatae），从而介导了水稻对BPH的间接防御。本研究首次明确了MYC2-JAMYB转录模块在水稻抗BPH中的关键作用。不仅完善了JA介导的水稻对植食性昆虫抗性的调控网络，也为以抗虫为目标的水稻遗传改良及种质创新提供潜在靶点。
浙江大学博士后刘梦雨（现单位：湘湖实验室）和浙江大学博士生李慧静为本论文共同第一作者，浙江大学李冉研究员为论文通讯作者。浙江大学娄永根教授、吕静副教授和浙江省疾病预防控制中心张晶副主任技师对本研究给予了大力帮助。本研究受到国家自然科学基金面上项目、十四五国家重点研发计划、浙江省自然科学基金和中国博士后科学基金的资助。
参考文献
1.Jie Xu, Xinjue Wang, Hongyue Zu, Xuan Zeng, Ian T. Baldwin, Yonggen Lou*, Ran Li*. (2021) Molecular dissection of rice phytohormone signaling involved in resistance to a piercing-sucking herbivore. New Phytologist, 230: 1639-1652.
2.Mengyu Liu1, Gaojie Hong1, Huijing Li, Xiaoli Bing, Yumeng Chen, Xiangfeng Jing, Jonathan Gershenzon, Yonggen Lou, Ian T. Baldwin, Ran Li*. (2023) Sakuranetin protects rice from brown planthopper attack by depleting its beneficial endosymbionts. PNAS, 120: e2305007120.
3.Yumeng Chen1, Gaochen Jin1, Mengyu Liu, Lanlan Wang, Yonggen Lou, Ian Baldwin, Ran Li*. (2024) Multi-omic analyses reveal key sectors of jasmonate-mediated defense responses in rice. The Plant Cell, 36: 3362–3377.
原文链接
https://doi.org/10.1111/nph.70059
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