Nature：我国科学家在水稻对稻瘟病真菌广谱抗性的遗传和分子机制方面取得新突破
来源：本站原创 2022-01-02 09:54
在一项新的研究中，中国科学院分子植物科学卓越创新中心的何祖华（He Zuhua）课题组报告了一个新的免疫-代谢调控网络，并在赋予水稻对稻瘟病真菌广谱抗性的遗传和分子机制方面取得了突破。相关研究结果于2021年12月15日在线发表在Nature期刊上。
2022年1月2日讯/生物谷BIOON/---水稻生产对全世界的粮食安全至关重要。然而，稻瘟病真菌（Magnaporthe oryzae）在全世界范围内造成破坏性疾病和巨大的产量损失。因此，开发和培育对稻瘟病具有广谱抗性的水稻，对确保全球粮食生产具有重要价值。
在一项新的研究中，中国科学院分子植物科学卓越创新中心的何祖华（He Zuhua）课题组报告了一个新的免疫-代谢调控网络，并在赋予水稻对稻瘟病真菌广谱抗性的遗传和分子机制方面取得了突破。相关研究结果于2021年12月15日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“NLRs guard metabolism to coordinate pattern- and effector-triggered immunity”。
在2017年，何祖华课题组确定了广谱抗稻瘟病基因Pigm。在这项新的研究中，他们首次发现免疫蛋白PigmR支配着与真菌毒力效应蛋白的军备竞赛，其竞争模式取决于防御分子产生的关键代谢途径，这使得基础抗性（basal defense, PTI）和小种专化抗性（race-specific defense, ETI）同步进行。
PICI1与PigmR相互作用，调节PigmR介导的稻瘟病抗性和PTI反应。图片来自Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-04219-2。
这些作者首先确定了一个新的植物去泛素酶---PICI1---作为水稻PTI和ETI的一个免疫中枢。PICI1主要通过防御性植物激素乙烯的生物合成让蛋氨酸合成酶去泛素化并让这种酶保持稳定来激活蛋氨酸介导的免疫。然而，PICI1是稻瘟病真菌毒力效应物的降解靶标，以抑制免疫力。换言之，NLR免疫受体，如PigmR，保护PICI1免受效应物介导的降解，以重新启动调控植物免疫的蛋氨酸-乙烯级联反应。
因此，他们发现了一个以前未知的植物宿主免疫蛋白介导的与病原体的军备竞赛，它保障了植物中初级代谢物的生物合成和免疫运作。
此外，这些作者发现PICI1的自然变异有助于水稻亚种籼稻和粳稻之间的田间抗稻瘟病差异，为农作物的广谱抗稻瘟病提供了一个潜在的育种靶标。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Keran Zhai et al. NLRs guard metabolism to coordinate pattern- and effector-triggered immunity. Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-04219-2.
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