中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院孫文獻(xiàn)教授團(tuán)隊(duì)在《植物細(xì)胞》(The Plant Cell)在線發(fā)表了題為《稻曲病菌效應(yīng)因子SCRE6作為新型酪氨酸磷酸酶穩(wěn)定免疫負(fù)調(diào)控因子OsMPK6以抑制水稻免疫》(Ustilaginoideavirens secretes a family of phosphatases that stabilize the negative immune regulator OsMPK6 and suppress plant immunity)的研究論文,揭示了稻曲病菌中的一種新型致病機(jī)制,其分泌一類酪氨酸蛋白磷酸酶,通過去磷酸化穩(wěn)定水稻免疫負(fù)調(diào)控因子OsMPK6并抑制水稻免疫。同期的《植物細(xì)胞》(The Plant Cell)發(fā)表了Judith Van Dingenen題為《毒力效應(yīng)因子致病新機(jī)制:真菌磷酸酶效應(yīng)因子如何突破寄主免疫促進(jìn)稻曲病菌侵染》(A virulence effector resolved: how a fungal phosphatase effector promotes rice false smut)的評(píng)論文章。
稻曲病是在水稻生長(zhǎng)發(fā)育后期發(fā)生的一種真菌性穗部病害。近年來,在我國(guó)乃至世界各地稻區(qū)普遍發(fā)生且逐年加重,已成為水稻上最重要的病害之一。該病害導(dǎo)致稻谷癟粒數(shù)明顯增加,千粒重降低,嚴(yán)重影響水稻產(chǎn)量;并且稻曲病菌產(chǎn)生大量的真菌毒素污染稻米,嚴(yán)重威脅人畜健康。由于稻曲病是一種新近爆發(fā)的病害,其致病分子機(jī)理的研究非常缺乏,造成目前對(duì)稻曲病的防治十分困難。
該研究以稻曲病菌富含半胱氨酸蛋白SCRE6為研究對(duì)象,證實(shí)了SCRE6是稻曲病菌中發(fā)揮重要毒性功能的效應(yīng)蛋白;通過生化實(shí)驗(yàn)揭示了SCRE6是一個(gè)以水稻免疫負(fù)調(diào)控因子OsMPK6(Mitogen-Activated Protein Kinase 6)為靶標(biāo)的酪氨酸蛋白磷酸酶。當(dāng)病原菌侵染時(shí),水稻識(shí)別PAMP后誘導(dǎo)OsMPK6的磷酸化,促進(jìn)其通過26S蛋白酶體途徑降解而激活水稻抗病性。而稻曲病菌分泌的SCRE6能特異性去磷酸化OsMPK6,進(jìn)而抑制OsMPK6降解,該蛋白積累促進(jìn)稻曲病菌的侵染;此外,在稻曲病菌中還發(fā)現(xiàn)3個(gè)SCRE6同源蛋白,與SCRE6構(gòu)成一類新型酪氨酸蛋白磷酸酶家族。該研究揭示了稻曲病菌致病的新機(jī)制,并為通過基因編輯技術(shù)創(chuàng)制水稻抗病新種質(zhì)提供了思路。
博士研究生鄭馨航為論文第一作者,孫文獻(xiàn)教授為通訊作者。該研究由吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)、我院劉俊教授和中國(guó)科學(xué)院微生物研究所張杰研究員課題組共同完成;得到國(guó)家自然科學(xué)基金(31630064和U19A2027)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究體系專項(xiàng)資金等項(xiàng)目資助。
近年來,孫文獻(xiàn)教授領(lǐng)銜的水稻與病原菌互作研究團(tuán)隊(duì)在水稻抗病性、水稻與稻曲病/細(xì)菌性條斑病菌互作等方面取得了系列高水平研究成果,先后在《分子植物》(Molecular Plant)(2015)、《植物生理學(xué)》(Plant Physiology)(2018)、《自然通訊》(Nature Communications)(2014;2021)、《科學(xué)信號(hào)》(Science Signaling) (2021)等期刊上發(fā)表研究成果,并在國(guó)際知名綜述期刊《植物病理學(xué)年評(píng)》(Annual Review of Phytopathology)(2020) 發(fā)文綜述了稻曲病病害循環(huán)、致病機(jī)制以及病害防控等方面的最新進(jìn)展。
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