水稻（Oryza sativaL.）是世界主要粮食作物之一，是全球半数以上人口的口粮。由丝状子囊菌稻瘟菌（Magnaporthe oryzae）引起的稻瘟病是水稻最具毁灭性的真菌病害，具有水稻“癌症”之称。目前，多数研究表明一个基因的过量表达和敲除影响的生物学功能是相反的，但在植物的同一个代谢途径中，各类代谢产物却可能行使相似的功能。已有研究报道，增强甲硫氨酸到乙烯生物合成的途径可以协同调控植物PTI与ETI反应，从而实现水稻的广谱抗性。但是，依赖甲硫氨酸的其它代谢途径是否也可影响水稻抗病性尚不清楚。
近日，实验室陈学伟/李伟滔团队在JIPB发表了题为“Two-facedOsNAS3 influences disease resistancevia nicotianamine and ethylene”的论文。该研究发现，过量表达和敲除编码Nicotianamine（NA）合成酶的基因OsNAS3，均能提高水稻对稻瘟病的抗性。当在水稻中过量表达OsNAS3时，OsNAS3介导的NA合成途径增强，导致水稻中铁、锰、铜、锌等金属离子含量增加，诱发相应的免疫反应，从而增强了水稻的抗病性；而当敲除OsNAS3时，致使甲硫氨酸合成乙烯的途径增强，同样增强了水稻的抗病性（图1）。本研究阐明了OsNAS3在水稻抗病过程中发挥“两面性”功能的作用机制，也拓展了甲硫氨酸代谢途径增强植物抗病性的认识。植物代谢途径是非常复杂的，该研究也表明植物中可能存在更多的“两面性”基因。
图1.OsNAS3调控水稻抗病机制的模型
四川农业大学西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室的博士研究生何开伟、徐利婷、已毕业硕士研究生贺琴为论文的共同第一作者，陈学伟教授和李伟滔教授为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、四川省自然科学基金等项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1111/jipb.13788
