王文明教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)水稻抗稻曲病基因

　　在20世紀(jì)80年代以前，稻曲病零星發(fā)生，且通常在水稻豐收年份發(fā)生，因此民間又稱之為“豐谷病”。近年來，稻曲病的發(fā)生廣泛分布于亞洲、美洲、非洲、歐洲的四十多個(gè)水稻種植國家或地區(qū)，特別是在我國發(fā)生尤為嚴(yán)重，年均發(fā)生面積達(dá)4500萬畝以上。稻曲病不僅影響水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)，而且產(chǎn)生真菌毒素污染危害人畜健康。稻曲病菌在水稻孕穗后期特異侵染水稻花器官，阻止開花受精和種子形成。由于稻曲病發(fā)病極其依賴環(huán)境條件，利用正向遺傳學(xué)鑒定稻曲病抗病基因進(jìn)展緩慢，目前尚缺乏抗性基因資源用于稻曲病抗病育種。

 

　　10月17日，西南作物基因資源發(fā)掘與利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王文明教授團(tuán)隊(duì)在植物學(xué)期刊Molecular Plant（TOP 1區(qū)，IF=21.949）上發(fā)表了題為“Enhanced production of OsRACK1A, an effector-targeted scaffold protein that promotes OsRBOHB-mediated ROS production, confers rice floral resistance to false smut disease without yield penalty”的研究論文。該論文報(bào)道了一種由稻曲病菌胞質(zhì)效應(yīng)子介導(dǎo)的致病新機(jī)制，并以效應(yīng)子為分子探針挖掘到一個(gè)顯著提高稻曲病抗性、同時(shí)不影響水稻產(chǎn)量的基因。

 

　　該研究發(fā)現(xiàn)，稻曲病菌分泌一個(gè)細(xì)胞質(zhì)效應(yīng)子UvCBP1來促進(jìn)對水稻花器的侵染。從機(jī)制上講，UvCBP1與水稻支架蛋白OsRACK1A相互作用，競爭其與NAPDH氧化酶OsRBOHB的互作，導(dǎo)致OsRBOHB的磷酸化水平降低，從而減少活性氧（ROS）的產(chǎn)生，使水稻感病。盡管自然變異分析沒有發(fā)現(xiàn)可逃避UvCBP1靶向的OsRACK1A變異體，但OsRACK1A的啟動(dòng)子具有豐富的多態(tài)性，且關(guān)聯(lián)分析顯示OsRACK1A啟動(dòng)子中一個(gè)7873-bp的大片段插入與OsRACK1A的轉(zhuǎn)錄水平及稻曲病抗性呈顯著負(fù)相關(guān)。重組自交系群體與單片段代換系的遺傳分析也進(jìn)一步證明了該結(jié)果。重要的是，利用轉(zhuǎn)基因手段過表達(dá)OsRACK1A不僅能提高水稻對稻曲病的抗性，而且對水稻主要農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量沒有明顯影響。因此，該研究不僅揭示了一種植物花器官病原菌的致病新機(jī)理，而且為培育高產(chǎn)抗稻曲病水稻提供了寶貴的遺傳資源。

 

　　西南作物基因資源發(fā)掘與利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的博士后李國邦、碩士生何佳雪和吳金龍、青年教師王賀博士為該論文的共同第一作者，王文明教授和樊晶教授為共同通訊作者。此外，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)陳學(xué)偉教授、李仕貴教授、黃富教授、吳先軍教授、徐正君教授等團(tuán)隊(duì)為本研究提供了支持。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、四川省青年科技創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雙支計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。