【PNAS】王满囷课题组在气味结合蛋白非嗅觉功能研究领域取得新进展

　　

南湖新闻网讯（通讯员 王超）近日，我校植物科学技术学院昆虫化学生态学团队王满囷课题组在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了题为“The effector NlOBP1b from the brown planthopper suppresses rice immunity by manipulating the OsCK2 complex”的研究论文。该研究发现：褐飞虱的气味结合蛋白NlOBP1b能作为唾液效应子被分泌至水稻细胞中，通过双重策略直接干扰水稻核心激酶复合物（OsCK2）的功能，全面阻断下游抗性信号的传导，从而增加褐飞虱自身对寄主水稻的适应能力。这一发现拓展了OBP家族非嗅觉功能的理论框架，并为解析昆虫-植物协同进化提供新视角。

嗅觉感知对昆虫生存至关重要。气味结合蛋白（odorant binding protein，OBP）是一类水溶性、低分子量分泌蛋白，在嗅觉识别中起核心作用。传统观点认为，OBPs特异性表达于触角、下颚须和足等化学感受器官，负责结合并转运疏水性挥发性气味分子，从而启动外周嗅觉信号。但近年研究发现，OBPs也广泛存在于非嗅觉组织，参与器官发育、解毒和先天免疫等过程。尤为关键的是，OBPs在唾液腺中表达，并随取食分泌至寄主植物，提示其可能直接参与植食性昆虫与寄主植物的互作。

褐飞虱（Nilaparvata lugens）作为水稻生产中危害最严重的刺吸式害虫，每年给全球粮食安全造成难以估量的损失。其通过分泌唾液效应子，破解水稻多层防御系统，是其肆虐稻田的关键。

研究人员发现褐飞虱唾液蛋白NlOBP1b是核定位的关键致害因子，传统认知中，OBP仅在昆虫触角等嗅觉器官发挥气味转运功能。本研究发现，褐飞虱唾液腺高表达NlOBP1b，取食时分泌进入水稻细胞并定位于细胞核。该蛋白含保守二硫键，是维持其在水稻细胞内稳定性的关键。沉默NlOBP1b后，褐飞虱存活率、体重增长、蜜露分泌显著下降，取食能力大幅削弱；水稻过表达NlOBP1b后，对褐飞虱抗性显著降低，SA与JA通路基因表达受抑，证实其为褐飞虱可作为效应子抑制水稻防御。

此外，研究人员发现NlOBP1b双重破坏OsCK2复合体。水稻酪蛋白激酶OsCK2是调控免疫信号的核心枢纽，由催化亚基OsCK2α2与调节亚基OsCK2β3/β4组成，正调控水稻抗虫性。研究证实，NlOBP1b直接结合OsCK2β3与OsCK2β4实现双重破坏：破坏OsCK2β3-OsCK2α2组装：阻断全酶形成，抑制SA合成，削弱水稻基础免疫；竞争结合OsCK2β4-OsCK2α2：抢夺转录因子OsTGA5的结合位点，阻断OsTGA5磷酸化激活。

OsTGA5是调控水稻抗虫的关键转录因子，被OsCK2α2/β4磷酸化后，直接结合木质素合成关键基因Os4CL3/4启动子，激活其表达，促进木质素沉积，形成物理屏障抵御褐飞虱取食。NlOBP1b通过抑制OsTGA5磷酸化，显著下调Os4CL3/4表达，降低水稻木质素含量，助力褐飞虱取食。

本研究阐明了植食性昆虫适应其寄主植物的分子机制，拓展了OBPs在传统嗅觉功能之外的功能谱，并为昆虫效应子如何调控植物免疫反应提供了理论见解。

华中农业大学植物科学技术学院博士研究生王超为该论文第一作者，王满囷教授为通讯作者，已毕业博士生邱昌来（现长江大学副教授）、硕士研究生魏灿、于诗雨、博士研究生Supaporn Falerta和张用谦等同学参与了相关实验的开展。华中农业大学林拥军教授、李博教授、陈亚州教授、云南农业大学王莫教授对本研究提供了宝贵材料和建议；华中农业大学张磊博士、孟凡珠博士对实验了提供了帮助。该研究得到国家重点研发计划的资助。

审核人：王满囷