靶向叶绿体的(E)-β-法尼烯合成酶在转基因水稻中增强了(E)-β-法尼烯的释放，从而驱赶蚜虫并吸引瓢虫

《Pest Management Science》：Chloroplast-targeted (E)-β-farnesene synthase enhances (E)-β-farnesene release in transgenic rice to repel aphids and attract ladybird beetles

蚜虫是水稻生产中极具破坏性的刺吸式害虫，本研究通过基因工程技术将(E)-β-法尼烯合成酶基因(EβFS)靶向至水稻叶绿体，利用rbcS启动子实现光合器官特异性表达，显著提高EβF产量（12.7μg/株/天）。实验表明转基因水稻对鸟粪蝶蚜具有显著驱避效应，同时吸引多角异色瓢虫等天敌，形成"Push-Pull"协同防控策略，为生态友好的水稻害虫综合管理提供新方案。

　　

摘要

背景

蚜虫是水稻生产中危害最严重的刺吸式害虫之一，其种群爆发每年在全球造成数亿美元的农作物损失。为应对这一挑战，通过基因改造等技术培育抗蚜水稻品种显得尤为重要。

结果

在本研究中，我们利用水稻Rubisco小亚基基因(rbcS)的启动子及其叶绿体转运肽(ctp)，将(E)-β-法尼烯合成酶(EβFS)定向导入叶绿体，显著增强了转基因水稻中(E)-β-法尼烯(EβF)的产量。在幼苗期，转基因水稻中的EβFS蛋白含量比使用花椰菜花叶病毒35S启动子(35S::EβFS)培育的水稻高出17.6倍。在分蘖期，转基因水稻中EβF的释放速率达到每株每天12.7微克。嗅觉行为实验表明，与35S::EβFS品系相比，本研究中培育的转基因水稻品系具有更强的驱避稻樱蚜(Rhopalosiphum padi)的能力（“推”效应）以及吸引其天敌多色亚洲瓢虫(Harmonia axyridis)的能力（“拉”效应）。此外，rbcS启动子能够实现EβFS基因在光合器官中的特异性表达，避免了与 constitutive 表达相关的不必要的能量和资源消耗。

结论

这种“推-拉”策略通过控制蚜虫种群数量，能够保护水稻免受蚜虫侵害，为水稻田的综合害虫管理提供了一种生态友好且可持续的方法。? 2025 化学工业协会。

利益冲突

作者声明，本研究在没有任何可能被视为潜在利益冲突的商业或财务关系的情况下进行。

数据可用性声明

研究数据不对外共享。