近日，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院王強(qiáng)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(guó)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(jí)博士生梁瑾為第一作者，王強(qiáng)教授和美國(guó)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(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家留學(xué)基金委等項(xiàng)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(jī)制。水稻中已經(jīng)鑒定的兩個(gè)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(jī)制還未被解析。該研究成功鑒定了水稻中的第三個(gè)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(cè)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(jìn)一步通過生物信息學(xué)分析與基因共表達(dá)分析鑒定了OsECBS與4個(gè)細(xì)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(gè)通路；同時(shí)將OsECBS在水稻中進(jìn)行過表達(dá)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(diǎn)。