科创中国

本发明涉及植物基因工程和水稻分子育种领域，尤其涉及水稻基因cyp71a1和5-羟色胺在调控水稻植株抗虫性中的应用，该基因的缺失能够提高水稻植株的抗虫性。本发明提供了一种提高水稻抗虫性的方法，包括：采用crispr技术将水稻基因组中基因cyp71a1进行定点突变，获得基因cyp71a1沉默的水稻植株。

针对基因cyp71a1对虫害的适用范围，本发明提供了褐飞虱、白背飞虱和螟虫的验证实验；发现与基因cyp71a1突变后的水稻植株相比，褐飞虱、白背飞虱和螟虫更偏向于取食野生型水稻植株。本发明还通过实验验证了5-羟色胺在调控水稻植株抗虫性中的应用，发现5-羟色胺的降低有利于水稻植株抗虫性的提高；所以采用抑制植株体内5-羟色胺含量的化学物质同样也可以降低水稻植株的抗虫性。

水稻是一种重要的粮食作物，尤其是对亚洲国家而言，保证其稳定生产是十分重要的。褐飞虱是一种刺吸类昆虫，通过刺吸式口器刺入叶鞘吸收水稻的营养物质，其侵害可以引起植株生长缓慢，导致产量下降，甚至表现出“烧苗”(hopperburn)症状，植株大面积死亡。此外，稻飞虱还会传播多种水稻病毒病。目前，本领域对于稻飞虱的防治以化学防治为主，这导致用药成本增加、害虫抗药性上升、有害物质残留、环境污染等问题。在褐飞虱抗性研究上，研究者已经挖掘了20多个抗性位点，但是克隆的基因并不多。因此，抗褐飞虱水稻种质资源，尤其是广谱性抗性材料的发掘是十分紧迫的。

芦海平，特聘研究员。2011年9月至2016年8月，于浙江大学农学院核农所学习并获得博士学位，导师舒庆尧教授。2016年9月至2021年5月先后在浙江大学农学院作物所和昆虫所进行博士后工作研究，导师娄永根教授。在博士及博士后阶段，基础研究主要围绕小分子化合物5羟色胺（Serotonin）开展，包括5羟色胺介导的水稻与褐飞虱之间的互作以及ABA - 5羟色胺 - 栓质三者之间的调控模块。技术研究主要是开发了快速筛选无转基因成分植株的CRISPR-S体系。相关论文发表在Nature Plants、Plant Biotechnology Journal、New Phytologist等杂志上。2021年6月进入生科院植物生物学研究所从事特聘研究员工作，加入刘建祥教授团队，主要从事植物逆境生物学以及植物营养高效利用方面的研究。目前，围绕植物温和高温条件下激素的作用，同时聚焦极端高温下水稻的响应，发表了相关综述文章，也将围绕高温胁迫开展更深入的研究。此外，在植物养分利用上，围绕水稻如何高效利用氮营养开展研究。该发明团队其他成员为舒庆尧;富昊伟;娄永根;叶恭银;张渭章。

本发明通过对田间获得的突变体与野生型进行害虫抗性实验，发现基因cyp71a1突变的水稻植株相比野生型具有更高地抗虫性，提高水稻植株抗虫性中的应用，具有良好的市场效益。

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