科技创新进展：环境湿度调控稻瘟病菌致病力和水稻基础抗性的分子机制
近日，我所寇艳君课题组在Plant, Cell & Environment 期刊上发表了题为“Dual impact of ambient humidity on the virulence of Magnaporthe oryzae and basal resistance in rice”的研究论文，该研究利用水稻-稻瘟病菌系统，解析了环境湿度调控稻瘟病发生的机制。
植物病害的发生、发展到流行，取决于病原、寄主植物和环境三要素的综合作用，其中湿度是植物病害流行最关键的环境因素之一。多种病害如稻瘟病、纹枯病、稻曲病、小麦赤霉病及玉米叶斑病等的发生和流行都需要高湿环境，因此解析湿度调控病原菌致病力和作物免疫反应的机理对作物病害的防控具有重要的理论意义和应用价值。由稻瘟病菌引起的稻瘟病是水稻最严重的病害之一。稻瘟病菌的分生孢子借风雨传播到稻株上，吸水后萌发形成重要的侵染结构附着胞，附着胞推动侵染栓进入水稻细胞分化形成侵染菌丝，大约7天后扩展为典型的稻瘟病斑。田间观察发现，稻瘟病的发生与环境湿度显著相关，表现为在高湿度条件下更容易发病与流行，然而，目前湿度调控稻瘟病发生的分子机制尚不清楚。
研究团队通过研究结果表明，在低湿条件下，稻瘟病菌分生孢子无法形成附着胞，从而丧失侵染水稻的能力；在高湿条件下确保稻瘟病菌附着胞形成后转入低湿环境，水稻乙烯信号途径基因EIN2和EIL1等被稻瘟病菌显著诱导表达，激活乙烯介导的基础抗性，水稻对稻瘟病的抗性增强；而在高湿条件下，稻瘟病菌的分生孢子吸水萌发形成附着胞，与此同时，水稻乙烯信号途径相关基因不能有效被稻瘟病菌诱导表达，水稻基础抗性降低，最终导致水稻更易感稻瘟病。进一步试验发现，施用乙烯利（乙烯类似物）是提高高湿条件下水稻对稻瘟病抗性的有效策略。
这些结果表明环境湿度对稻瘟病菌致病力和水稻抗性均有显著影响，揭示了稻瘟病在高湿环境下更易发生的分子机理，为应对全球气候变化及极端天气频发有效防控稻瘟病提供了重要的理论基础。
环境湿度影响稻瘟病发生的模型图
该研究得到国家自然科学基金和中国水稻研究所重点研发项目的资助。邱结华助理研究员为该论文的第一作者，寇艳君研究员为本文的通讯作者。浙江省农科院林福呈教授和三峡大学沈祥陵教授等也参与了本研究工作。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14452