稻飞虱是我国水稻生产的头号害虫，年发生面积达4-5亿亩次，常常造成严重的产量和经济损失。培育和种植抗褐飞虱水稻品种是绿色防治褐飞虱、确保水稻生产安全的有效途径。然而，水稻如何抗虫的分子机理一直不明，阻碍了抗虫品种的培育。

武汉大学生命科学学院杂交水稻国家重点实验室何光存教课题组，研究揭示了水稻抗褐飞虱分子机制，对于培育高产、抗虫水稻品种具有重要意义。

何光存介绍，在最新研究中，经过筛选鉴定了首个被植物抗虫蛋白识别的昆虫效应子BISP（BPH14-Interacting Salivary Protein），并揭示了BISP-BPH14-OsNBR1三蛋白互作系统精细调控水稻抗虫反应的分子机制。

何光存说，褐飞虱取食时，BISP随唾液分泌进入水稻细胞。在感虫水稻中，BISP与水稻细胞质激酶OsRLCK185结合干扰其激酶活性、抑制水稻的防御反应，于是对于褐飞虱来说，感虫水稻变得更为脆弱、更易于取食。而在含有Bph14基因的抗虫水稻中，BISP进入细胞后立即与BPH14发生特异性结合，从而被BPH14识别，激发强烈的抗虫反应，“被激发出抗虫反应的水稻，褐飞虱取食艰难了，取食下降、生长受阻、死亡率上升，从而阻止褐飞虱的侵害。”

但同时，高表达的BISP会持续激活BPH14，被激发出抗虫反应的水稻产生更强的抗虫性，其生长也会受到严重影响，比如出现植株变矮、抽穗期提前、产量下降等问题。因此植物必须精细调控BISP蛋白量、控制植物抗性在一定水平，达到生长与抗性的平衡，才能维持水稻正常生长。

何光存团队还发现，在Bph14水稻中BPH14促进BISP与选择性自噬受体OsNBR1互作，OsNBR1与ATG8结合，激活细胞自噬并降解BISP。BISP的降解伴随着抗虫反应的减弱直至终止，最终水稻恢复正常生长。BISP-BPH14-OsNBR1三蛋白互作自我调节寄主植物抗虫性，在分子层面展示了褐飞虱与水稻的互作。BPH14在识别BISP激发抗虫反应、三蛋白互作调控、自噬清除BISP的过程中具有至关重要的作用。

30年来，何光存课题组致力于水稻抗褐飞乱基因发掘、种质创新和育种应用研究，取得了列具有重要国际影响的成果： 成功克隆了世界首个水稻抗褐飞乱基因，并持续克隆出全球最多的抗虫基因，占全世界的 64.7%, 奠定了水稻抗褐飞乱育种的关键基础，占领了国际抗虫基因研究与利用的制高点；鉴定了国际上第一个被植物受体蛋白识别的昆虫效应子， 揭示了水稻抗褐飞乱分子机理以及信号传导途径， 解析了朋朊质沉积和细胞壁加厚的抗褐飞虱机制；创建高效野生稻基因利用技术，创制了国内第一份、也是应用最广泛的抗褐飞虱新种质 B5，利用农家品种资源创制了一系列高抗褐飞虱的恢复系和粳稻新种质，为抗褐飞虱新品种培育提供了 急需的育种资源；开发抗褐飞虱基因功能性DNA分子标记，创建了水稻抗褐飞虱分子育种技术体系，为抗褐飞虱新品种培育提供了技术支撑，推动我国抗褐飞虱水稻育种实现零的突破并进入国际领先行列， 协助培育出 40 多个高抗、高产、优质新品种在生产中大面积应用。

对于未来，何光存说，我们弄清楚了三种蛋白互作调控植物抗虫反应分子机制，提出了在不降低产量的前提下实现抗虫育种的新策略，这就如同发现了一种天然“疫苗”，可让水稻很好地抵抗褐飞虱的攻击，又不伤害到自己。下一步，由育种专家通过杂交的手段，让更多水稻品种拥有这种“打疫苗”的效果。“水稻育种需要的时间比较长，此外还需要一个推广的过程，我认为经过十年努力，应该能摘掉褐飞虱‘水稻首要害虫’的帽子。”何光存说。