水稻有害生物防控技术创新团队合作阐述效应子与环境因子调控稻瘟病抗性的分子机制
由丝状真菌Magnaporthe oryzae引起的稻瘟病是全球水稻生产中最重要的病害，每年导致约20%到30%的水稻产量损失。M. oryzae被列为十大最具破坏性的植物病原真菌，并且还会侵染多种单子叶植物，包括小米和近年来的小麦等重要作物。稻瘟病的发生需要三个基本因素的相互作用：致病的稻瘟病菌、易感的水稻植株和有利的环境因子。前期研究主要集中在稻瘟病菌的致病力和水稻的抗性上，而近期的研究则揭示了稻瘟菌效应子和环境因子如何通过调节宿主抗性来促进稻瘟病的爆发。
近日，我所水稻有害生物防控技术创新团队联合浙江大学陶增及四川农业大学王文明教授在Cell旗下期刊Trends in Microbiology上发表了题为Effectors and environment modulating rice blast disease: from understanding to effective control的综述论文。综述总结了稻瘟菌效应子在调控稻瘟病抗性方面的最新进展，以及环境因子如何通过双重调节机制影响水稻的抗性和稻瘟菌的致病力。此外，还强调了开发稻瘟抗性水稻品种以有效控制稻瘟病的潜在策略。
图1. 稻瘟菌效应子调控水稻抗性机制。目前的研究表明，稻瘟病菌中的效应子至少具有以下几种作用方式：首先，一些效应子能够激发R基因介导的抗病反应，或靶向水稻蛋白以抑制基础抗性；其次，胞质效应子特异性靶向水稻细胞核，从而干扰水稻的抗性；还有一些胞质效应子特异性靶向过氧化物酶体和线粒体抑制水稻免疫；最后，质外体效应子则通过抑制水稻细胞外的免疫反应来发挥作用。
图2. 环境因子是调节稻瘟病抗性的关键因素。温暖的气温、高湿度和寡照条件有利于田间稻瘟病的爆发。这些环境因素能够调节水稻对稻瘟病抗性。例如，温度能够调控由主效抗病基因（如Pi54和Pib）介导的稻瘟病抗性以及水稻基础抗性。高湿度会抑制稻瘟病菌诱导的乙烯积累和乙烯信号通路的激活，从而降低稻瘟病抗性。光合作用复合体II蛋白LHCB5在不同水稻品种的光调节稻瘟病抗性中也发挥了重要作用。
图3. 目前已鉴定的抗稻瘟病抗病主效基因。
图4. 通过抗病蛋白改造、基因组编辑和宿主诱导的基因沉默（HIGS）提高水稻对稻瘟病的抗性。
本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国农科院创新工程的资助。我所寇艳君研究员为论文第一作者和共同通讯作者，浙江大学陶增和四川农业大学王文明教授为论文通讯作者，我所时焕斌和邱结华副研究员参与本论文撰写。
文章链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0966842X24000726