中科院微生物所劉俊研究組在水稻識別稻瘟菌侵染機制方面獲得重要...

2020-12-05 中國科學院微生物所

水稻是我國重要的糧食作物，但稻瘟菌的危害是影響水稻高產、穩產的一個重要因素。劉俊課題組在前期的研究中發現，稻瘟菌侵染水稻時可以分泌眾多的蛋白到水稻的質外體中。而植物對病菌的識別主要存在於兩個層面，對病菌表面保守的分子特徵物質（PAMP）的識別（PTI，PAMPs triggered immunity）和對致病因子（effector）的識別（ETI，Effector triggered immunity）。識別PAMPs的受體基本上都分布於植物的細胞膜上。因此，稻瘟菌侵染過程中分泌的蛋白就有可能被水稻細胞膜上分布的受體識別。

通過對稻瘟菌分泌蛋白的分離和轉基因分析，該課題組發現了一個分泌蛋白MoChia1可以強烈地激活水稻的免疫反應，具有PAMPs物質的典型特徵。MoChia1是一個幾丁質酶，廣泛存在於真菌中，參與真菌的細胞壁修飾。MoChia1能夠激活水稻的免疫響應，說明水稻中存在識別MoChia1的受體。進一步的分析發現，MoChia1可以結合chitin（幾丁質），並抑制chitin在水稻細胞中激活的免疫響應。通過酵母雙雜交篩選，發現水稻質膜上的蛋白OsTPR1可以與MoChia1結合，並競爭其與chitin的結合，從而解除MoChia1對chitin參與植物免疫激活的抑制。該研究發現了一個重要的植物胞外免疫機制，並提出了植物中存在一些蛋白可以作為誘餌去幹擾病菌對植物免疫的抑制。

該研究成果已在線發表在植物學領域國際重要期刊The Plant Cell上(http://www.plantcell.org/content/early/2019/01/04/tpc.18.00382)，劉俊課題組助研楊超和項目聘用餘永旗為文章的共同第一作者，劉俊研究員為通訊作者。

圖1：水稻識別稻瘟菌分泌蛋白的分子機制

A．稻瘟菌分泌蛋白MoChia1可以激活ROS迸發；B.and C. 水稻蛋白OsTPR1與chitin競爭結合MoChia1; D. MoChia1抑制chitin激活的水稻免疫反應，但OsTPR1可阻止MoChia1的抑制效應；E.工作模型：MoChia1抑制chitin激活的植物免疫，但OsTPR1阻止其抑制效應，且水稻中存在識別MoChia1的受體。

該研究得到了中國科學院戰略性先導科技專項、「百人計劃」啟動經費和國家自然科學基金的資助。

劉俊博士、研究員，博士生導師。2004年畢業於南京農業大學，獲博士學位。2004-2006年在中科院遺傳發育所做博士後研究。2007-2013年在加州大學Davis分校研究植物和微生物分子互作。2012年入選中科院人才計劃，現為中科院微生物所農業微生物與生物技術研究室研究員。研究領域為植物抗病的分子機制。

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