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植物鞘脂类物质及其代谢前体长链基团类(LCBs)作为活性分子在免疫应答中起了重要作用。LCBs在植物发育的多个方面作用很关键,包括:细胞生长、分化、繁殖、细胞死亡及对各种胁迫下的应激反应。这些LCBs的生物合成与由丝氨酸棕榈转移酶(SPT)催化的L-丝氨酸和棕榈酰-CoA的缩合反应有关。为阐述SPT的作用及鞘脂类物质在植物抗植食者中的作用,开展了一系列实验。我们从水稻中克隆了一个名为OsLCB2a1的基因。OsLCB2a1基因的ORF为1470 bp,编码489个氨基酸,分别与玉米Zea mays的SPT2,本氏烟Nicotiana banthamiana的SPT和拟南芥Arabidopsis thalian的 LCB2 分别有 90%、84%和82%的一致性。OsLCB2a1基因被褐飞虱(BPH)的取食所诱导。OsLCB2a1基因在水稻抗褐飞虱品种如Mudgo和IR64中的表达量高,与BPH的感虫性指标数呈负相关。当水稻苗被20头BPH的若虫取食时,在品种态平籼(Taiping)和IR64中该基因mRNA水平明显升高。在上述3种水稻品种上接种BPH若虫后,分别在1、2、4、8h、16和24 h检测该基因的表达情况,发现IR64和Taiping中接虫2 h后该基因表达量升高;检测上述三水稻品种的不同部位表达差异发现,IR64的叶片和Taiping的叶鞘中基因表达量很高,而在感虫品种TN1所有植株部位中该基因的表达都很低。在OsLCB2a1基因翻译水平上,分别对3种水稻品种的苗期、拔节期和抽穗期进行了比较,发现分蘖期IR64和Taiping上该基因表达最高。利用农杆菌深层转化系统将OsLCB2a1基因转至拟南芥野生型和突变体植株中。突变体植株比野生型对照组植株矮小、叶片窄小。将OsLCB2a1基因转至突变体中发现OsLCB2a1基因能够回补突变体的表型。过表达植株与对照植株表型相似。通过TAIL PCR法验证了转基因植株中T-DNA的边界序列和插入位置,表明过表达植株中插入位点在AT5G56900上游1 kb,AT5G56890下游2.7 kb处,无任何注释基因被打断;而突变体回补植株的插入位点在AT5G24630内。取4周大拟南芥叶子,通过定量PCR检测发现,过表达植株和突变体回补植株中该基因表达分别增加了 33倍和28倍。鞘脂类物质含量检测表明:过表达植株中含有较高的LCBs和神经酰胺;与对照植株相比,过表达植株中含量较多的LCBs中植物鞘氨醇(t18:0)增加了 1.7倍,植物神经酰胺增加了 1.3倍。OsLCB2a1基因的过表达对昆虫有抗性。14d后在过表达植物上生长的桃蚜Myzus persicae种群密度小于其在变体植株和对照植株上的种群大小。突变体植株上的桃蚜种群数量近乎于过表达植株的2倍,这表明OsLCB2a1基因的过表达可能增加了鞘脂类物质的含量从而提高了转基因植株对桃蚜的抗性。为了验证蚜虫的取食行为是否是OsLCB2a1基因的过表达所影响,我们对突变体植株、过表达植株、突变回补植株上所得的桃蚜取食电位图(EPG)数据进行了比较。在所有植株中第一次刺吸的时间相似;与空白对照相比,在过表达植株上桃蚜需要1.6倍的时间完成第一次韧皮部刺吸阶段;在过表达植株上的蚜虫比在突变体和空白植株上的蚜虫花费更少的时间,其中分泌唾液进入軔皮部的时间,吸食韧皮部汁液及在韧皮部停留时间均减少。而且桃蚜在过表达植株上的非刺吸阶段明显长于其在空白对照植株、突变回补植株、突变植株;在过表达拟南芥植株上测到的F波时间更长,刺吸次数数量也较多;G波的时间较短,数量较少暗示出蚜虫从过表达植株中取食木质部汁液的时间较短。另外,实验还表明OsLCB2a1影响FB1诱导的细胞死亡。总之,水稻中的OsLCB2a1基因与对褐飞虱的抗性有关,且能被褐飞虱的取食所诱导;过表达OsLCB2a1基因的拟南芥也抗桃蚜的取食并一直其种群增长。