双院士「加持」：Biacore 助力发现水稻抗褐飞虱新途径

目前针对褐飞虱的防治措施主要是依赖化学杀虫剂，而长期过量使用化学杀虫剂，不仅使环境日趋恶化，产生农药残留，严重危害人类健康，而且杀死天敌，破坏生态平衡，并促使害虫产生抗药性。而水稻天然抗虫品种的应用被认为是最为经济有效的防治措施，因此解析抗性机制对于水稻抗褐飞虱的遗传改良具有重要意义。

图 1. 在感虫品种（02428）中过表达 OsPAL 提高水稻对褐飞虱的抗性；而降低 OsPAL 的表达降低水稻对褐飞虱的抗性

近期，国际著名综合性期刊 PNAS《美国国家科学院院刊》在线发表了国家杂交水稻工程技术研究中心袁隆平院士团队与南京农业大学万建民院士团队在水稻抗褐飞虱机制研究方面的最新成果，「An R2R3 MYB transcription factor confers brown planthopper resistance by regulating the phenylalanine ammonia-lyase pathway in rice」。

该研究发现：

OsMYB30 通过调控 OsPALs 的表达，从而激活水稻对褐飞虱抗性。该新途径的发现为水稻褐飞虱抗性的遗传改良提供了重要依据。而在整个研究成果中，Biacore 为该途径中 OsMYB30 与 OsPALs 启动子相互作用的发现与验证提供了核心数据！

褐飞虱取食显著诱导了水稻中多个 OsPAL 基因的表达。在感虫品种（02428）中过表达 OsPAL8，能显著提高水稻对褐飞虱的抗性；相反，通过 RNA 干扰降低 OsPALs 的表达，则显著降低水稻对褐飞虱的抗性。进一步研究表明，褐飞虱取食时，R2R3 MYB 转录因子 OsMYB30 能激活 OsPAL6 和 OsPAL8 的表达。

那么，OsMYB30 是否直接结合 OsPAL6 和 OsPAL8 的启动子？结合启动子上的哪个元件呢？

图 2 Biacore 实验证明，OsMYB30 与 OsPAL6 和 OsPAL8 的 AC-like 元件均能直接结合

研究人员使用 Biacore T200，将生物素标记的 OsPAL6 和 OsPAL8 的 AC-like 元件（标注为 AC6-l 和 AC8-l）固定在同一张 SA 芯片上，转录因子 OsMYB30 作为流动相流经芯片表面，一次进样即可完成两对互作检测，极大地节约了检测时间与成本。结果显示 OsMYB30 与 OsPAL6 和 OsPAL8 的 AC-like 元件均能直接结合，并且亲和力（KD）分别为 2.311 nM、2.372 nM。最终确认了 OsMYB30 直接结合 OsPALs（OsPAL 6 和 OsPAL8）启动子上的 AC-like 元件，调控褐飞虱取食对 OsPALs 的诱导表达，从而揭示了水稻抗褐飞虱新途径。

在研究转录因子与核酸的互作时，大家通常会采用传统的EMSA、酵母单杂交、Dual-Luciferase Reporter Assay 等方法，那么相比于这些传统的检测技术，Biacore 有哪些优势呢？

01. 无需添加标签

传统的检测技术，需要添加标签，比如 EMSA 实验需要对其中一个分子添加 biotin 或其他标签、酵母单杂交实验需要对蛋白添加激活功能域（AD）、Dual-Luciferase Reporter Assay 需要在启动子后面添加 Luc 报告基因。而 Biacore 检测分子互作无需添加标签，避免了标签对分子的三维结构的影响，造成假阴性的结果。 

02.高通量、操作简单、省时省力

传统的检测技术，操作比较繁琐，比如 EMSA 实验，需要核酸标记、跑胶、转膜、杂交、压片等复杂繁琐的操作流程，完成一次实验通常需要好几天时间；Dual-Luciferase Reporter Assay，需要将载体共转到水稻原生质体中（水稻原生质体制作难度极大且原生质体转化效率极低），一段时间后，再借助专门设备去检测荧光的改变，操作难度极大，更不可能实现高通量。而 Biacore 只需要将核酸固定上芯片上即可进行高通量检测，操作简单方便、速度快，相同数量的样品，在 Biacore 上可能两个小时就做完了。

03. 互作信息丰富

传统的检测技术，基本都是终点技术，只能确认分子之间是否互作（定性）；而 Biacore 实时检测分子的结合、解离整个过程，不仅仅能够确认分子之间是否互作（定性），还能得到结合强弱（定量 KD），是竞争结合，还是别构结合等，同时获得动力学数据（结合速率常数 Ka 和解离速率常数 Kd），准确定量不同蛋白，不同位点间互作的差异等。

04. 结果一目了然

传统的检测技术，有时候结果模棱两可，比如 EMSA，常常背景信号非常高，有可能会掩盖掉部分目的条带，无法明确是否发生了互作；而 Biacore 结果呈现十分直观，同时智能化的数据质量控制模块，帮助判断结果的可靠性。

05. 更宽的亲和力检测范围

传统的检测技术，往往只能检测强的互作，而不能检测弱的以及快速的互作；而 Biacore 既能检测强的互作，又能检测弱的或快速的互作，避免造成假阴性的结果。

所以，还有什么理由不选择 Biacore？

赶紧与两个院士一起 Biacore 吧！！！

作为分子互作「金标准」，Biacore 已经广泛应用到植物生长发育机制、激素/信号转导、转录调控、表观遗传学、生物与非生物胁迫、翻译后修饰、抗逆、天然产物活性成分发现与鉴定、农残检测、结构生物学等研究方向或领域，近些年发表的高分文章也如雨后春笋，目前已有近 40000 篇文献发表，成为了科研工作者的必备工具。

1.He J, et al. An R2R3 MYB transcription factor confers brown planthopper resistance by regulating the phenylalanine ammonia-lyase pathway in rice. Proc Natl Acad Sci U S A. 2020 Jan 7;117(1):271-277.