植物与病原菌、昆虫在生态系统中长期并存,相互影响,乃至协同进化,在这个过程中植物已逐渐获得了一系列的防卫机制,从而有效地抑制病原物和昆虫对自身的侵害。过敏反应(HR)是植物防卫反应的一个重要表现,类似于动物中报道的程序性细胞死亡。类病斑突变体(LMMs)在无明显逆境、损伤或病原物侵染等情况下,植物叶片或叶鞘能自发形成各种坏死斑。类病斑突变体中局部的细胞死亡现象类似超敏反应(HR),这种遗传上的缺陷往往会导致植株对病虫的抗性增强和防卫基因的组成型表达,因此类病斑突变体已经被用作解释细胞死亡信号途径的重要模型。我们通过γ-射线诱变水稻品种中花11,得到了一个扩展型类病斑突变体slml (spreading lesion mimic 1)。它是一种不规则的扩展型梭形大病斑,从苗期开始发生,并在以后的生长中逐步扩大,属于全生育期型类病斑,但是植株并不出现死亡现象,能正常结实。遗传分析结果表明F2后代野生型与突变体之比为3：1,确定了是由单基因控制的隐性突变。通过图位克隆的方法把SLM1位点定位在二号染色体短臂端的28-Kb的基因组片断内。测序发现,在一个预测的过氧化氢裂解酶基因的外显子上有一个大片段的插入,导致该基因功能性缺失。互补试验表明,野生型的SLM1基因能够使突变体的表型回复到野生型,同时通过生物化学的方法证明SLM1蛋白有氢过氧化物裂解酶活性,该酶与另一条产生茉莉酸(JA)支路的AOS竞争同一底物。经过生化测定,突变体含有高水平的JA含量。突变体表现出对白叶枯的抗性明显增强,我们推测与JA的含量有关。植物对昆虫的防御反应研究是近10年来的一个热点。JA在其中扮演着重要的角色。这些研究在拟南芥、烟草、蕃茄等双子叶植物中开展的较多,但作为单子叶模式植物的水稻,在这方面的研究还很少。我们利用该突变体中高水平的JA含量,研究JA途径与植物-昆虫-天敌之间的行为关系。SLM1功能的缺失导致咀嚼式口器害虫二化螟取食诱导的茉莉酸JA和胰蛋白酶抑制剂(TrypPI)水平上升,并提高了突变体对二化螟的抗性。与此相反,和野生型比较,突变体显著降低了对刺吸式口器害虫(褐飞虱)的抗性,导致褐飞虱成虫对稻株的选择性、产卵量以及取食量上升,若虫成活率也比取食野生型的上升。上述结果表明JA在调控水稻对咀嚼式口器和刺吸式口器害虫的防御反应中有不同的工作机制。此外,进一步研究了天敌稻虱缨小蜂的寄主选择性,实验表明,突变体更能吸引天敌,导致在突变体上的稻虱卵寄生率上升,说明飞虱为害诱导的水稻挥发物(GLV)在稻虱缨小蜂的寄主选择行为中起着重要作用,而SLM1也直接调控GLV的生物合成。与突变体相反,过表达转基因水稻对二化螟的抗性下降,而对褐飞虱的抗性增强。本研究首次从遗传和生化途径揭示了在模式作物水稻中,JA和GLV的代谢调控直接影响了对不同口器害虫的抗性及对天敌的引诱,建立了一个水稻-害虫-天敌三者互作的微生态模型。