孙文献教授团队在稻曲菌效应蛋白抑制水稻免疫机制方面取得新进展

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稻曲病是一种新兴的水稻真菌性病害。由于气候变化、品种以及耕作制度等原因,稻曲病在全国水稻种植区普遍发生,造成水稻的产量和品质的下降。稻曲病菌在水稻花期侵染穗部花丝形成墨绿色的稻曲球,产生大量真菌毒素污染稻米,严重威胁了我国粮食安全和人畜健康。但是,目前人类对稻曲病菌的致病机理知之甚少,对稻曲病菌绿色防控缺乏行之有效的方法。该研究通过生物信息学,分子生物学和抗病性鉴定等实验,揭示了在Non-Xa21的水稻中xb24敲除体对水稻主要病害稻曲病和稻瘟病抗性的减弱;并且发现了在病原相关分子模式(PAMPs)诱导下,xb24敲除体中的氧爆发(ROS)和病程相关基因表达量均下降。研究还发现在真核生物中保守的能量调节蛋白SnRK1A与XB24互,并磷酸化其Thr83氨基酸从而提高其ATP酶活,调控水稻免疫信号途径。在侵染早期时,稻曲病菌分泌效应蛋白SCRE1特异性与OsXB24互作,阻碍了XB24与ATP结合抑制其水解ATP;另一方面,SCRE1竞争性抑制SnKR1A与XB24互作从而抑制SnRK1A-XB24磷酸化级联和ATP酶活性。研究发现了水稻中保守的SnRK1A-XB24磷酸化级联信号通路和稻曲病菌效应蛋白SCRE1抑制水稻免疫的分子机制,为以后通过基因编辑进行分子设计育种创制抗病种质资源提供了新的分子靶标。

孙文献教授为通讯作者,我院杨济云博士和张楠博士为该研究论文并列第一作者,彭友良教授、崔福浩副教授、汪激扬副教授、王善之博士、方安菲博士等也参与了该项研究。江苏省农科院刘永锋团队,四川农业大学王文明团队以及Duke大学Sheng Yang He院士参与了该项工作。研究受到国家自然科学基金、China Agricultural Research System、Chinese Universities Scientific Fund等项目的资助。近年来,孙文献团队在稻曲病菌致病分子机制、水稻与稻曲病/细菌性条斑病菌互作等方面取得了系列高水平研究成果,先后在Nature Communications (2014;2021)、Plant Cell (2022)、Science Signaling (2021)、Plant Physiology(2018)、Molecular Plant(2015)等期刊上发表研究成果,并在国际知名综述期刊Annual Review of Phytopathology (2020) 发文综述了稻曲病病害循环、致病机制以及病害防控等方面的最新进展。

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