快速细胞内酸化是一种新型植物应答褐飞虱的防御反应

褐飞虱（BPH；Nilaparvata lugens）是水稻中最具破坏性的害虫。通过口针，BPH 将大量唾液蛋白分泌到水稻韧皮部细胞中，这是褐飞虱取食的关键步骤。然而，人们对各种唾液蛋白如何在水稻细胞中发挥作用以促进昆虫侵扰知之甚少。其中，唾液蛋白之一 是碳酸酐酶（NlCA）（图 1）。

图 1. 褐飞虱中的碳酸酐酶（NlCA）基因表达定位

NlCA-RNA 干扰 (RNAi) 褐飞虱在水稻上的存活率极低，表明这种唾液蛋白在褐飞虱侵染中发挥着至关重要的作用（图 2）。 

图 2. NlCA-RNA 干扰 (RNAi) 褐飞虱

我们制备了NICA转基因水稻植株，发现在水稻植株中表达的NlCA可以恢复NlCA-RNAi BPH在水稻上生存的能力。接下来，我们培育了表达比例式 pH 传感器 pHusion 的水稻植株，并发现 NlCA-RNAi BPH 在进食过程中诱导水稻细胞快速胞内酸化（图 3）。

图 3. NlCA 在维持水稻细胞内 pH 值中的作用

鉴于 pH 稳态在生命中的重要性，NICA 介导的细胞内 pH 调节的发现揭示了植物与刺吸式害虫之间相互作用的新维度（图 4 ）。 

图 4. NICA 抑制胼胝质沉积和防御基因表达

NICA 对水稻 BPH 危害的关键作用表明，NICA 是植物 BPH 控制策略中基于化学或跨界 RNAi 灭活的有前景的靶标。

https://doi.org/10.1101/2023.05.24.542203