稻麴菌分泌枯草桿菌蛋白酶抑制水稻免疫的分子機制

責編 | 王一

稻曲病是水稻生產上的主要病害之一。在我國，稻曲病發生尤為嚴重，年均造成2。5億公斤的稻米損失，且產生的稻麴菌毒素對動物細胞和器官有潛在毒性，嚴重威脅我國糧食安全。培育和利用抗病品種是作物病害防控、維持農業綠色持續發展最經濟、有效的手段，但現階段抗稻曲病品種和基因資源嚴重缺乏，還未發現可利用的天然抗源。因此，深入解析稻麴菌侵染機制及其與水稻的互作機理，可為水稻抗稻曲病品種的遺傳改良提供理論依據和重要資源。枯草桿菌蛋白酶是一類重要的絲氨酸蛋白酶，廣泛存在於真核和原核生物中，參與多種生物學功能。已有研究表明，

病原真菌中的枯草桿菌蛋白酶與病菌本身的生長、產孢、自噬、脂質代謝及致病力等功能相關；然而，枯草桿菌蛋白酶在病原菌與植物互作過程中的分子調控機制仍不清楚。

近日，華中農業大學黃俊斌團隊在

Plant Physiology

線上發表了題為“

A secreted fungal subtilase interferes with rice immunity via degradation of SUPPRESSOR OF G2 ALLELE OF skp1

”的研究論文，揭示了稻麴菌分泌枯草桿菌蛋白酶靶向降解水稻廣譜抗病正調控因子OsSGT1以抑制寄主抗性的分子機制。

該研究發現，稻麴菌分泌性的枯草桿菌蛋白酶UvPr1a在花器定殖不同階段顯著上調錶達，敲除UvPr1a可顯著減低稻麴菌致病力。進一步研究發現，UvPr1a是一種定位於植物細胞質的毒力效應蛋白，能夠抑制Bax誘導的植物細胞死亡。在水稻中外源表達UvPr1a降低了水稻對稻曲病、稻瘟病、水稻紋枯病和水稻白葉枯病的抗病性，而靶向UvPr1a進行寄主誘導的基因沉默增強了水稻的抗病能力。

透過篩庫和一系列互作試驗發現UvPr1a與水稻重要免疫調控因子OsSGT1

（SUPPRESSOR OF G2 ALLELE OF

skp1

）

在植物細胞質中互作；部分敲除OsSGT1導致水稻對稻曲病、稻瘟病、水稻紋枯病和水稻白葉枯病的抗性減弱，過表達OsSGT1可顯著提高水稻廣譜抗病性。體內和體外試驗證實，UvPr1a蛋白可直接降解水稻OsSGT1蛋白，異源表達UvPr1a水稻中OsSGT1蛋白含量降低。

綜上，該研究揭示了稻麴菌分泌枯草桿菌蛋白酶UvPr1a靶向降解水稻免疫調控因子OsSGT1從而抑制寄主抗性的分子機制，發現OsSGT1具有遺傳改良水稻抗稻曲病及廣譜抗性的潛力。

稻麴菌UvPr1a靶向降解水稻OsSGT1抑制寄主免疫的分子模型

華中農業大學植物科學技術學院博士生

陳曉洋

和碩士生

李夏冰

為論文的共同第一作者，

鄭露

副教授為通訊作者。華中農業大學黃俊斌教授、羅朝喜教授、陳小林教授、謝卡斌教授、李國田教授、劉浩副教授、陰偉曉副教授、博士生段宇航、碩士生裴張新以及加拿大圭爾夫大學Tom Hsiang教授參與了該項工作。該研究得到國家自然科學基金、湖北省重點研發計劃重點專案、華中農業大學自主創新基金的資助。

論文連結：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiac334

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