科研人员揭示转录因子OsEIL3调控水稻对不同营养型病原菌的抗病新机制

近日，中国农业科学院植物保护研究所作物病原生物功能基因组研究创新团队在Cell子刊《发育细胞》（Developmental Cell）上发表了题为“Antagonistic control of rice immunity against distinct pathogens by the two transcription modules via salicylic acid and jasmonic acid pathways”的研究论文。该研究报道了转录模块OsEIL3-OsWRKY28和OsEIL3-OsERF040介导的转录重编程和激素防御途径调控水稻对不同营养型病原菌的免疫机制。

水稻是我国重要的粮食作物，由死体营养型病原菌纹枯菌（Rhizoctonia solani）、半活体营养型病原菌稻瘟菌（Magnaporthe oryzae）和活体营养型病原菌白叶枯菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzae）侵染水稻引起的纹枯病、稻瘟病和白叶枯病是严重影响水稻生产的三种重要病害。由于病原菌不同的生活方式，植物增强对死体营养型病原菌防御能力的同时可能会削弱对活体营养型病原菌的抗性，反之亦然。然而，植物对死体和活体营养型病原菌抗病性的调控机制尚不清楚。

本研究发现敲除转录因子OsEIL3增强水稻对纹枯菌的抗性，而减弱对稻瘟菌和白叶枯菌的抗性。在正常条件下，OsEIL3通过直接激活ERF转录因子OsERF040的转录而抑制WRKY转录因子OsWRKY28的转录进而调控水杨酸和茉莉酸的生物合成和信号传导，以促进水稻生长发育。纹枯菌侵染水稻能够增强OsEIL3与OsWRKY28启动子的结合，削弱OsEIL3与OsERF040启动子的结合，抑制水杨酸和茉莉酸的生物合成和信号传导，减弱水稻的抗病性。有意思的是，稻瘟菌或白叶枯菌侵染能够增强OsEIL3与OsERF040启动子的结合，削弱OsEIL3与OsWRKY28启动子的结合，促进水杨酸和茉莉酸的生物合成和信号传导，增强水稻的抗病性。该研究揭示了水稻应对死体和活体病原菌侵染的不同调控机制，为水稻抗病分子育种提供了理论基础。

中国农业科学院植物保护研究所博士研究生朱晓颖为论文第一作者。中国农业科学院植物保护研究所王旭丽副研究员为文章的共同通讯作者。河北农业大学石承民教授、扬州大学左示敏教授和天津市农业科学院闫双勇副研究员等参与了该研究。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和国家转基因专项等项目的资助。

OsEIL3介导的水稻对不同营养型病原菌的抗性机制