New Phytologist ｜我室何光存教授课题组揭示了EXO70调控木质素沉积并参与水稻抗褐飞虱的作用机制

2022年2月4日，New Phytologist 在线发表了武汉大学生命科学学院何光存教授课题组题为"OsEX7OH3 regulating SAMSL excretion and lignin deposition in cell walls is required for rice resistance to planthoppers" 的重要成果，该工作发现了水稻 OsEX7OH3 介导的分泌途径参与细胞壁木质素的沉积，揭示了水稻抗褐飞虱的调控机制。

褐飞虱是水稻生产中最严重的害虫。了解和利用抗褐飞虱基因被认为是防止褐飞虱最经济有效的策略。已知抗褐飞虱基因Ｂｐｈ６编码的蛋白定位于ｅｘｏｃｙｓｔ并促进胞吐过程。Ｅｘｏｃｙｓｔ是由八个亚基（ＳＥＣ３，ＳＥＣ５，ＳＥＣ６，ＳＥＣ８，ＳＥＣ１０，ＳＥＣ１５，ＥＸＯ７０和ＥＸＯ８４）组成的复合体。与其他亚基不同，ＥＸＯ７０在水稻中存在多个拷贝并形成了一个庞大的同源家族。虽然ＥＸＯ７０成员调控多种生物学过程并影响植物的发育和免疫，但是在抵抗食草动物的攻击中ＥＸＯ７０成员是如何发挥作用的，目前仍知之甚少。

抑制ＯｓＥｘｏ７０Ｈ３基因的表达降低Ｂｐｈ６介导的抗性

该课题组研究发现水稻ＥＸＯ７０成员ＯｓＥＸＯ７０Ｈ３作为重要的调控因子作用于细胞内物质运输并参与Ｂｐｈ６介导的抗性。进一步研究发现ＯｓＥＸＯ７０Ｈ３可以与Ｓ－腺苷甲硫氨酸合成酶的类似物ＳＡＭＳＬ相互作用，从而招募ＳＡＭＳＬ并改变ＳＡＭＳＬ的核质定位，促进ＳＡＭＳＬ向质外体的分泌。ＯｓＥＸＯ７０Ｈ３和ＳＡＭＳＬ功能的缺失减少木质素在质外体中的正常积累，降低水稻对褐飞虱的抗性。这些结果表明抗褐飞虱基因Ｂｐｈ６通过ＯｓＥＸＯ７０Ｈ３介导的分泌途径影响细胞壁木质素的合成，调控水稻对褐飞虱的抗性。

武汉大学生命科学学院杂交水稻国家重点实验室博士研究生吴迪为该论文的第一作者，何光存教授为通讯作者。该研究受到国家自然科学基金的资助。