四川农业大学农学院在作物次生代谢与抗病研究上取得新进展

　　近日，四川农业大学农学院王强教授课题组关于水稻萜类次生代谢与抗病研究的成果“Rice contains a biosynthetic gene cluster associated with production of the casbane-type diterpenoid phytoalexinent-10-oxodepressin” （水稻casbane型二萜植保素ent-10-oxodepressin生物合成基因簇）在国际知名期刊New Phytologist（中科院一区TOP，IF=8.512）在线发表（DOI: 10.1111/nph.17406）。该文以四川农业大学为第一署名单位，2017级博士生梁瑾为第一作者，王强教授和美国爱荷华州立大学Reuben Peters教授为共同通讯作者。该研究获得国家自然科学基金、国家留学基金委等项目资助。

 

　　植保素是重要次生代谢产物，具有广谱抗菌性，是植物主要的化学防御机制。水稻中已经鉴定的两个植保素合成基因簇涵盖了大部分二萜植保素的生物合成基因，但casbane型二萜植保素ent-10-oxodepressin的代谢机制还未被解析。该研究成功鉴定了水稻中的第三个植保素合成基因簇c7BGC并全面解析了其在ent-10-oxodepressin生物合成的生物学功能。该研究首先成功克隆了水稻的ent-casbene合酶基因（OsECBS），利用微生物代谢工程、核磁共振波谱解析、比旋光度测定等技术手段，成功解析了OsECBS主产物ent-casbene的化学立体构型；进一步通过生物信息学分析与基因共表达分析鉴定了OsECBS与4个细胞色素P450氧化酶基因构成的c7BGC基因簇；结合微生物代谢工程和化合物结构解析阐明了c7BGC参与ent-10-oxodepressin生物合成的整个通路；同时将OsECBS在水稻中进行过表达和CRISPR/Cas9介导的基因敲除，证明了该生物合成途径参与水稻抗稻瘟病的生物学功能。该研究为水稻抗性育种和化学防御提供了重要的理论依据及调控靶点。