近日，国际知名期刊Plant Biotechnology Journal (IF5y=12.4) 在线发表了由江苏省农业科学院植物保护研究所水稻害虫防控创新团队团队撰写的“Planthopper protein Nlsp5 is essential for salivary sheath formation and acts as a HAMP inducing plant resistance to insects”论文，揭示了褐飞虱唾液鞘表面Nlsp5蛋白中的19个氨基酸小肽作为特异性的HAMP激活多种作物对多种害虫抗性的机制。这一发现回答了“水稻如何识别稻飞虱取食进而激活防御”的科学问题，不仅为昆虫与植物在协同进化过程中形成的互作机制提供了新视角，同时也为开发新型作物免疫激活剂提供了原材料。
稻飞虱唾液鞘主要分布于植物细胞间隙，其中的特定成分可能作为HAMP，被植物细胞膜表面的模式识别受体（PRR）识别，从而诱导植物免疫反应，植保所水稻害虫防控团队从褐飞虱唾液鞘蛋白组中新鉴定到一个具有诱导植物抗虫性的HAMP—Nlsp5。该蛋白是一种稻飞虱特异性蛋白，主要定位于唾液鞘表面，不仅对唾液鞘的形成和飞虱的取食至关重要，还能诱导植物PTI反应。而且即使经过煮沸处理，该重组蛋白仍能保持类似的免疫诱导活性。进一步发现，Nlsp5中19个氨基酸的肽段（NP19）是其诱导植物产生抗性的最短抗原区域。合成的NP19小肽处理水稻或水稻中过表达Nlsp5均能显著诱导茉莉酸的积累，进而增强对飞虱的直接防御能力，而且还可通过诱导挥发物的合成与释放，吸引飞虱天敌寄生蜂，增强植物的间接防御能力，从而形成多层次的防御网络。
更有意义的是，NP19小肽在跨作物应用中也展现出广谱抗虫潜力—水稻、烟草和棉花分别经NP19小肽处理后，还对二化螟、草地贪夜蛾、烟粉虱、棉铃虫、棉蚜等多种害虫的抗性显著增强。由于NP19作为HAMP分子具有热稳定性高、水溶性好、分子量较小、易于发酵表达等特性，且能够在多种作物上诱发广谱且直接的抗虫效果，还可诱导作物吸引害虫天敌，这些特性使其成为开发作物免疫激活剂的理想材料，可用于生态防控。
水稻害虫防控团队以飞虱-水稻互作的关键因子—唾液为研究对象，通过回答“水稻如何识别效应子激活防御”和“效应子如何精准靶向水稻抗/感虫基因破坏水稻防御”这一双向的科学问题，实现从唾液效应子角度系统揭示飞虱与水稻间“攻击-防御-反防御”的“军备竞赛”关系，并构建了效应子靶向的作物免疫诱抗小肽和水稻抗飞虱基因挖掘与利用的研究体系。针对上述科学问题，该团队系统性解析了稻飞虱三类唾液效应蛋白的功能：（1）水稻响应飞虱不同类型的效应子，诱导多层级防卫系统的复杂机制（Qi et al., Advanced Science, 2025a; Qi et al., Plant Biotechnology Journal, 2025；Fu et al., Plant Stress, 2025; Qi et al., Insect Biochemistry and Molecular Biology, 2025; Li et al., Pest Management Science, 2024等）；（2）阐明多个效应子分别靶向水稻多个抗虫基因（因子），破坏免疫、促进韧皮部取食的功能（Ji et al., New Phytologist, 2021; Yu et al., Plant Cell & Environment, 2025; Ji et al., Plant Physiology, 2017; Tian et al., Pest Management Science, 2021等）；（3）解析飞虱效应通过模拟水稻中感虫蛋白的功能，进而劫持水稻自身的免疫调控通路、破坏水稻防御的机制（Fu et al., Advanced Science, 2025b；Li et al., Insect Science, 2024）。（2）与（3）中的效应子可以多层次地抑制（1）中效应子激活的水稻防御，阐明了飞虱取食为害过程中破解水稻免疫的精准调控机制，揭示了效应蛋白是驱动稻飞虱成为水稻主要害虫的重要因。
植保所博士后戚良轩为该论文第一作者，方继朝和纪锐研究员为共同通讯作者，江苏省农业科学院为第一完成单位。本论文受到了国家重点研发计划、省卓越博士后计划、国自然基金、国家水稻产业技术体系等项目的大力支持。
原文链接：http://doi.org/10.1111/pbi.70223
