中文摘要：

褐飞虱是危害水稻生产的主要害虫之一。抗虫品种的应用被认为是最为经济有效的防治措施。克隆抗褐飞虱基因是阐明其抗性机制及水稻抗褐飞虱育种的基础。斯里兰卡地方品种RH对3种褐飞虱生物型均表现高抗，经分析其抗性受一对显性主基因控制，命名为Bph17。目前已将该基因精细定位于约22Kb的区间内。测序并结合序列分析表明，该区间仅包含两个高度同源的ORF，编码植物受体类蛋白激酶。本项目拟通过功能互补实验，明确是单个还是两个基因共同作用控制了RH对褐飞虱的抗性，并通过表达谱分析、体外表达、亚细胞定位、免疫共沉淀及酵母双杂等实验，研究该基因的生物学功能。该研究不仅对阐明水稻抗吸汁类害虫的分子机理具有重要的理论意义，而且对褐飞虱生物防治及水稻的安全生产具有十分重要的应用价值。

结论摘要：

褐飞虱（Nilaparvata lugens St？l）是水稻的单食性害虫，已成为危害水稻生产的头号害虫。本研究对褐飞虱在抗虫品种Rathu Heenati（RH）和感虫品种02428上的取食行为进行了分析，表明抗虫水稻品种RH对褐飞虱取食具有高度的抗生性和排趋性。之前利用RH和02428的F2群体，在第4染色体短臂检测到一个抗褐飞虱主效QTL；最终将Bph3定位于79 kb的区间。79 kb区间内的存在3个编码凝集素类受体蛋白激酶（OsLecRKs）的基因，并且在定位区间下游还存在另外一个OsLecRK，这4个基因组成了一个受体蛋白激酶基因簇。QTLs检测发现BP348-e-4-2、Sarinah、Lv-7和Lv-4中的抗褐飞虱基因与Bph3等位，测序分析发现上述4个材料和PTB33以及IR72等抗虫品种中OsLecRK1-OsLecRK3氨基酸序列与RH完全一致，与感虫品种9311、日本晴和02428存在差异；OsLecRK4在抗虫材料中序列不完全一致。交换单株进行测序发现4个基因可能存在基因的加性效应。转基因实验表明，转2个基因的植株对褐飞虱抗性比转单个基因抗性增强；转3个基因植株对褐飞虱抗性比转2个基因抗性又进一步增强；RNAi分析表明，褐飞虱的抗性的减低水平与4个基因的干扰程度基本相关。以上转基因结果，进一步证明RH对褐飞虱的高度抗性是4个OsLecRKs基因累加作用的结果。水稻原生质体亚细胞定位将其都定位于细胞膜上；通过原核表达纯化蛋白后的磷酸化实验表明4个蛋白的激酶结构域都具有Mn2+ 或Mg2+依赖的磷酸化活性；酵母双杂交实验表明OsLecRK2和OsLecRK3的激酶域可发生分子内或分子间的相互作用。4个OsLecRKs均受褐飞虱取食的诱导。GUS组织化学染色分析表明4个基因都在褐飞虱取食的部位-维管组织中表达。通过酵母双杂初步证明OsLecRK可以与β-1, 3葡聚糖苷酶互作。Bph3的克隆为下一步基因的功能分析和全面阐明水稻抗褐飞虱的分子机制奠定了一定的基础，为抗褐飞虱水稻品种的选育提供帮助。