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水稻是全球近半数人口的主粮,而稻瘟病是水稻最严重的病害之一,每年造成10%—30%的产量损失。面对病原菌的威胁,植物进化出了精妙的化学防御系统——在遭受侵染时,植物会从头合成一类叫做“植保素”(phytoalexin)的抗菌物质。水稻中已发现两大类植保素:黄酮类植保素樱花素(sakuranetin)和二萜类植保素稻壳酮(momilactone)。这两类植保素的生物合成途径已基本阐明,但转录调控机制尚不完全清楚。更重要的是,目前尚无转录因子被报道能够同时调控黄酮类和二萜类植保素的生物合成。
近期,四川农业大学王强团队联合四川省农科院刘文江团队完成的题为“The transcription factor OsMYB133 regulates sakuranetin and momilactone biosynthesis to confer blast resistance in rice”的研究在Journal of Integrative Agriculture(《农业科学学报(英文)》,JIA)优先上线发表。该研究首次揭示了OsMYB133同时调控樱花素与稻壳酮合成增强水稻稻瘟病抗性的作用机制。
该研究以OsNOMT为诱饵基因,通过共表达网络分析筛选到一个MYB转录因子OsMYB133。序列分析显示,OsMYB133属于1R-MYB亚家族,定位于细胞核。稻瘟病菌接种后,OsMYB133呈现显著诱导上调的表达模式,暗示其参与水稻抗病响应。为了探究OsMYB133的功能,创制了OsMYB133过表达株系(OE)和CRISPR/Cas9敲除株系(ko)。根据转基因材料的接菌表型发现,过表达株系更抗病;敲除株系更感病,说明OsMYB133正调控稻瘟病抗性。

图1 OsMYB133正调控水稻稻瘟病抗性
进一步研究发现OsMYB133能够直接结合到OsNOMT、OsKSL4和OsCYP99A3启动子的MBs/AC-box元件上,直接激活它们的转录。稻瘟病菌侵染72 h后,过表达株系中OsNOMT、OsKSL4和OsCYP99A3的表达量显著高于野生型,樱花素、稻壳酮的积累量也相应增加;敲除株系则与之相反。OsMYB133是水稻中首个被发现的能够同时调控黄酮类和二萜类植保素合成的转录因子。

图2 OsMYB133调控水稻二萜植保素和樱花素的合成
该研究揭示了OsMYB133在水稻化学防御中的核心调控作用,但仍有若干问题值得深入探索:OsMYB133与已报道的调控二萜植保素和樱花素合成的转录因子之间是否存在协同或上下游关系;OsMYB133在正常条件下不显著激活靶基因,而在病原菌侵染后才发挥作用,其翻译后修饰机制有待阐明。
四川农业大学王强教授和四川省农科院刘文江研究员为该文章的共同通讯作者,已毕业研究生沙小宇和在读博士生罗梓溢为共同第一作者。该研究得到四川省科技计划项目、西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室项目的资助。
Cite the article: Xiaoyu Sha, Ziyi Luo, Liping Wang, Li Zhu, Haoyu Qing, Mengyi Li, Jingye Fu, Wenjiang Liu, Qiang Wang. 2026. The transcription factor OsMYB133 regulates sakuranetin and momilactone biosynthesis to confer blast resistance in rice. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.04.028
https://doi.org/10.1016/j.jia.2026.04.028
Journal of Integrative Agriculture(《农业科学学报(英文)》, JIA)由中华人民共和国农业农村部主管,中国农业科学院与中国农学会主办,中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊,月刊。创刊于2002年,现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.4,位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中国科学院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。
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