科技创新进展：揭示稻瘟病菌效应蛋白AvrPi9调控水稻宿主免疫的分子机制
近日，Plant Communications杂志在线发表了中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室寇艳君团队题为 The E3 ubiquitin ligase OsRGLG5 targeted by the Magnaporthe oryzae effector AvrPi9 confers basal resistance against rice blast的研究论文，揭示了稻瘟病菌效应蛋白AvrPi9靶向水稻蛋白OsRGLG5调控宿主免疫的分子机制。
由稻瘟病菌引起的稻瘟病是水稻最严重的病害之一，位居植物十大真菌病害之首。在侵染过程中，稻瘟病菌分泌大量的效应蛋白进入水稻以促进侵染，其中，效应蛋白AvrPi9被水稻广谱抗稻瘟病蛋白Pi9识别并引发Pi9介导的抗性。我国科学家在解析AvrPi9与Pi9相互作用机制方面取得了非常优秀的研究成果。但目前研究人员对AvrPi9和Pi9之间的相互作用以及AvrPi9如何发挥毒力来促进侵染仍不十分清楚。
本次研究中，研究人员发现在不带有Pi9的栽培品种TP309中表达AvrPi9抑制了水稻对稻瘟病的基础抗性。进一步鉴定了与AvrPi9相互作用的一个水稻蛋白OsRGLG5，酶活分析表明该蛋白是一个功能性RING型的E3泛素连接酶。分析发现，在侵染过程中，OsRGLG5泛素化和降解AvrPi9，与此同时，AvrPi9也降低了OsRGLG5蛋白的稳定性。敲除OsRGLG5的水稻植株对稻瘟病的抗性显著降低，而过量表达该基因后提高了稻瘟病抗性，表明OsRGLG5正调控水稻对稻瘟病的基础抗性。此外，敲除OsRGLG5基因不影响Pi9介导的稻瘟病抗性。
图1. AvrPi9抑制水稻对稻瘟病基础抗性，OsRGLG5正调控水稻对稻瘟病菌的基础抗性。
综上所述，研究结果揭示了一种新的稻瘟病菌与水稻互作机制，即稻瘟病菌效应蛋白AvrPi9靶向水稻RING型E3泛素连接酶OsRGLG5抑制水稻基础抗性，OsRGLG5是稻瘟病基础抗性的一个正向调控因子。
图2. 稻瘟病菌效应蛋白AvrPi9靶向水稻RING型E3泛素连接酶OsRGLG5抑制基础抗性
本研究得到国家自然科学基金和中国农业科学院青年英才计划等项目的资助。我所水稻生物育种全国重点实验室博士生刘志权为论文的第一作者，寇艳君研究员为通讯作者。研究得到我所水稻与病原菌互作课题组所有成员、福建农林大学王宗华教授、浙江大学梁岩教授及北京市农林科学院姚磊研究员的指导和帮助。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590346223001438?via%3Dihub