Journal of Advanced Research—陳功友教授團隊揭示白葉枯病菌克服水稻抗病基因抗性的新機制
近日，上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院/上海市現(xiàn)代種業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心陳功友教授團隊在國際知名綜合性期刊Journal of Advanced Research（影響因子10.479）發(fā)表了題為“A varied AvrXa23-like TALE enables the bacterial blight pathogen to avoid being trapped by Xa23?resistance gene in rice（一個變異的AvrXa23類TALE效應(yīng)蛋白使得水稻白葉枯病菌能夠逃避水稻抗病基因Xa23的誘捕）”的研究論文，揭示了一種白葉枯病菌克服水稻抗病基因抗性的新機制。
植物病害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要影響因素，嚴重威脅全球糧食安全，其中由白葉枯病菌（Xanthomonas oryzae?pv. oryzae, Xoo）引起的水稻白葉枯病是水稻生產(chǎn)中的重要致災(zāi)病害。培育和種植含有抗病基因的抗病水稻品種是生產(chǎn)上防控該病害最經(jīng)濟、有效的措施，但是隨著抗病品種的大面積推廣種植，Xoo進化出新的毒性菌株，克服抗病品種的抗性，使得水稻白葉枯病在過去得到控制的地區(qū)“卷土重來”，日趨嚴重。Xa23是目前最廣譜抗白葉枯病的水稻抗病基因，廣泛應(yīng)用于水稻育種中。該基因通過其啟動子上的效應(yīng)蛋白結(jié)合元件（effector-binding element，EBE）誘捕（“trap”）Xoo菌株中的TALE類無毒效應(yīng)蛋白AvrXa23，激發(fā)效應(yīng)物誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)（effector-triggered immunity，ETI），抑制效應(yīng)物誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)（effector-triggered susceptibility，ETS），使水稻抗病。Xoo是否進化出能夠克服Xa23抗病基因抗性的新型毒性菌株，目前尚不清楚。
該研究從全國各水稻種植區(qū)收集發(fā)病材料，分離得到185個Xoo菌株?？共⌒栽囼烇@示，含有Xa23抗病基因的水稻品種CBB23對其中184個菌株表現(xiàn)抗病性，僅對來自安徽的AH28菌株表現(xiàn)感病性。基因組測序和序列比較分析表明AH28菌株不含無毒基因avrXa23，而是含有一個與avrXa23類似的tal7b基因?；虍愒幢磉_、接種試驗和基因表達分析結(jié)果表明tal7b基因不具有avrXa23基因的無毒基因功能，不能夠激發(fā)Xa23抗病基因的抗性。啟動子結(jié)合試驗也表明Tal7b蛋白不能與Xa23啟動子的EBE結(jié)合。這些結(jié)果揭示了Xoo菌株通過突變TALE類無毒蛋白中間重復(fù)區(qū)序列這一策略來逃避抗病基因識別與結(jié)合的新機制，為水稻白葉枯病抗性喪失的治理提供了新的見解。
白葉枯病菌克服水稻抗病基因Xa23抗性的機制模型
上海交通大學(xué)博士后徐正銀為論文第一作者，陳功友教授為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金和中國博士后科學(xué)基金項目的資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123222000212
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