12月5日,植物保護學院植物免疫研究團隊在自然通訊(Nature Communications)雜誌在線發表了題為《An effector protein of the wheat stripe rust fungus targets chloroplasts and suppresses chloroplast function》的研究論文。許強博士為第一作者,康振生院士和王曉傑教授為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃、陝西省科技創新團隊和旱作國重實驗室自由探索等項目的資助。
由條鏽菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)引致的小麥條銹病是影響小麥生產安全的重大生物災害,對小麥生產具有毀滅性危害,一般年份導致小麥減產10~30%,嚴重時甚至絕收。條鏽菌頻繁變異導致小麥品種抗性不斷「喪失」是病害頻繁爆發流行的根本原因,是銹病防控中的國際性難題。因而,揭示病原菌致病性變異的基礎,對開發條銹病持續有效防控的策略具有重要意義。
小麥條鏽菌為活體營養專性寄生真菌,不能在體外人工培養,缺乏遺傳轉化體系,難以通過遺傳學方法研究病菌的致病機理。為深入揭示條鏽菌致病性變異的分子基礎,該團隊率先在國際上完成了條鏽菌基因組測序(Zheng et al., Nature Communications, 2013)。進而通過3年的努力,完成了條鏽菌唯一侵染結構吸器的分離、病菌不同發育階段的轉錄組分析和條鏽菌毒性效應子(Effectors)的大規模篩選鑑定研究(Xu et al., Molecular Plant Pathology, 2019)。本研究報導的是一個條鏽菌吸器階段特異誘導表達的效應子Pst_12806,其編碼蛋白含有葉綠體導肽,依賴該導肽進入寄主植物的葉綠體中,幹擾光合系統中細胞色素cb6f蛋白亞基TaISP(Iron-Sulfur protein)的功能,降低植物的光合作用,減弱由葉綠體介導的活性氧積累以及抗性相關基因的表達,促進條鏽菌的侵染定殖。研究首次報導了病原真菌通過攻擊植物的葉綠體調控植物免疫的致病機理,揭示了活體營養型寄生真菌侵染致病的新途徑。