病蟲害大都在農(nóng)作物的特定部位為害，如果施用的農(nóng)藥能夠精準(zhǔn)積累分布在病蟲害為害部位,，則可以顯著提高農(nóng)藥利用率,，實(shí)現(xiàn)智慧、精準(zhǔn)、輕簡、和諧的植物保護(hù)。充分挖掘和調(diào)控作物轉(zhuǎn)運(yùn)農(nóng)藥的基因,，創(chuàng)制以農(nóng)藥利用率為種質(zhì)特征的作物新品種，實(shí)現(xiàn)種業(yè)與植保相結(jié)合的顛覆性技術(shù)突破,，是安全,、輕簡農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迫切需求。

　　褐飛虱是為害水稻的主要害蟲之一,，主要取食水稻韌皮部汁液,。新煙堿類農(nóng)藥噻蟲嗪作為種衣劑被廣泛運(yùn)用于水稻褐飛虱等害蟲的防治。鑒定水稻中噻蟲嗪的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因功能,，調(diào)控藥劑向害蟲取食部位積累,，提高噻蟲嗪的有效利用率，對(duì)于實(shí)現(xiàn)稻田農(nóng)藥減量增效具有重要的意義,。

　　近日,，我校亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源與利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、天然農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室徐漢虹與林菲課題組在Plant Biotechnology Journal雜志上發(fā)表題為“An amino acid transporter-like protein (OsATL15) facilitates the systematic distribution of thiamethoxam in rice for controlling the brown planthopper”的研究論文，該研究克隆了噻蟲嗪高效利用吸收轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因OsATL15,，并對(duì)其潛在的分子機(jī)制和應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了初步探究,。該成果開創(chuàng)性地從農(nóng)藥與作物互作的角度提高農(nóng)藥對(duì)靶傳遞效率，為以農(nóng)藥高效利用為目標(biāo)性狀的水稻分子設(shè)計(jì)育種提供了重要的研究思路和基因資源,。

　　該研究利用富集表達(dá)水稻轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的酵母文庫篩選出了水稻噻蟲嗪轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因OsATL15,。過表達(dá)OsATL15明顯增強(qiáng)了水稻對(duì)噻蟲嗪的吸收。作者利用啟動(dòng)子gdcsP構(gòu)建韌皮部特異表達(dá)OsATL15的水稻植株,，通過融合GUS標(biāo)簽以及組織化學(xué)檢測發(fā)現(xiàn),，gdcsPpro::OsATL15-GUS在根的木質(zhì)部、韌皮部,、中柱鞘和內(nèi)皮層以及莖和葉的維管束中表達(dá)（圖1a）,。利用激光顯微切割技術(shù)對(duì)不同基因型OsATL15植株的維管束組織進(jìn)行切割分離以及噻蟲嗪含量檢測，數(shù)據(jù)表明gdcsPro::OsATL15植株微管束積累的噻蟲嗪含量最高（圖1b和1c）,，這正是褐飛虱等刺吸式口器害蟲取食的部位,。

圖1：維管束特異表達(dá)OsATL15基因增加了水稻木質(zhì)部汁液噻蟲嗪含量

　　作者模擬根部施藥場景探究噻蟲嗪施用于不同OsATL15基因型水稻植株對(duì)褐飛虱防治效果。結(jié)果表明,，根部施用30 μM噻蟲嗪后,，相對(duì)野生型株系，其在OsATL15過表達(dá)和gdcsPro::OsATL15植株上的防效顯著提高,，驗(yàn)證了農(nóng)藥在病蟲害為害部位特定分布積累,，從而提高對(duì)害蟲防治效果的設(shè)想。

圖2：噻蟲嗪施用于不同OsATL15基因型株系對(duì)稻飛虱防效比較

　　我校植物保護(hù)學(xué)院農(nóng)藥學(xué)系博士研究生肖鈺艷和已畢業(yè)碩士生張漢林為共同第一作者,，林菲副研究員與徐漢虹教授為本文共同通訊作者，日本島根大學(xué)Takashi Akihiro教授參與了此項(xiàng)研究,，我校儲(chǔ)成才團(tuán)隊(duì)提供了微管束特異性啟動(dòng)子gdcsP,。本研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFD0200300）和國家自然科學(xué)基金（32072451）等項(xiàng)目的資助。（文圖/植物保護(hù)學(xué)院）