四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院在作物次生代謝與抗病研究上取得新進展

　　近日，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院王強教授課題組關(guān)于水稻萜類次生代謝與抗病研究的成果“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）在國際知名期刊New Phytologist（中科院一區(qū)TOP，IF=8.512）在線發(fā)表（DOI: 10.1111/nph.17406）。該文以四川農(nóng)業(yè)大學(xué)為第一署名單位，2017級博士生梁瑾為第一作者，王強教授和美國愛荷華州立大學(xué)Reuben Peters教授為共同通訊作者。該研究獲得國家自然科學(xué)基金、國家留學(xué)基金委等項目資助。

 

　　植保素是重要次生代謝產(chǎn)物，具有廣譜抗菌性，是植物主要的化學(xué)防御機制。水稻中已經(jīng)鑒定的兩個植保素合成基因簇涵蓋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的代謝機制還未被解析。該研究成功鑒定了水稻中的第三個植保素合成基因簇c7BGC并全面解析了其在ent-10-oxodepressin生物合成的生物學(xué)功能。該研究首先成功克隆了水稻的ent-casbene合酶基因（OsECBS），利用微生物代謝工程、核磁共振波譜解析、比旋光度測定等技術(shù)手段，成功解析了OsECBS主產(chǎn)物ent-casbene的化學(xué)立體構(gòu)型；進一步通過生物信息學(xué)分析與基因共表達分析鑒定了OsECBS與4個細胞色素P450氧化酶基因構(gòu)成的c7BGC基因簇；結(jié)合微生物代謝工程和化合物結(jié)構(gòu)解析闡明了c7BGC參與ent-10-oxodepressin生物合成的整個通路；同時將OsECBS在水稻中進行過表達和CRISPR/Cas9介導(dǎo)的基因敲除，證明了該生物合成途徑參與水稻抗稻瘟病的生物學(xué)功能。該研究為水稻抗性育種和化學(xué)防御提供了重要的理論依據(jù)及調(diào)控靶點。