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发布日期:2023/8/15 16:48:00

稻瘟病是由Magnaporthe oryzae引起的水稻真菌性病害,每年造成的水稻产量损失足够养活6千万人[1]。稻瘟灵(Isoprothiolane)是一种高效防治稻瘟病的二硫杂环戊烷类杀菌剂[2],在我国已有40年以上的使用历史。然而,单一作物的密集种植和长期使用单位点杀菌剂为杀菌剂抗性的发展提供了一个有利的环境[3]。近年来,田间稻瘟灵低水平抗性菌株已被大量发现[4,5],但其抗性机理尚不清楚深入解析稻瘟菌对稻瘟灵低水平抗性的分子机理对田间抗性菌株的监测和防治至关重要。

 

 

研究团队前期在Frontiers in Microbiology (2018) 杂志上报道了稻瘟菌Zn2Cys6转录因子MoIRR突变导致稻瘟灵中等抗性。鉴于大量田间稻瘟灵低水平抗性菌株的发现,且低水平抗性菌株均未发现MoIRR突变,研究者进一步揭示稻瘟灵低水平抗性的分子机理。

 

首先,研究者通过构建大量的稻瘟灵抗性突变体库,发现抗性群体主要分为LR、MR-1和MR-2三类,其中MR-2抗性群体抗性的原因是MoIRR突变,而LR和MR-1抗性群体中MoIRR均没有突变,预示其为新的突变引起(图1)

 

图1. 稻瘟灵抗性突变体的筛选

 

随后,研究者利用全基因组重测序对LR抗性群体分析,发现velvet家族转录因子MoVelB的突变导致稻瘟菌对稻瘟灵低水平抗性,且MoVelB是一个稻瘟灵“感药”基因,即MoVelB基因的敲除,可引起稻瘟灵低水平抗性。进一步发现两个“感药”基因MoVelBMoIRR之间没有相互调控关系,表明MoVelB对稻瘟灵低水平抗性的调控是一个全新的分子机制(图2)

 

图2. MoVelB负调控稻瘟菌对稻瘟灵的低水平抗性

 

为了更深入阐明MoVelB如何在稻瘟灵抗性调控中发挥作用,研究者通过蛋白互作和转录组测序对MoVelB的互作蛋白和下游调控网络进行了分析,发现MoVelB可以与MoVeA和MoLaeA形成复合体,调控次生代谢相关基因或细胞色素P450酶的表达,参与对稻瘟灵抗性的调控(图3)

 

图3. VelB-VeA-LaeA复合体调控次生代谢相关基因或细胞色素P450酶的表达

 

文章结论与讨论,启发与展望

本研究揭示了velvet家族转录因子MoVelB调控稻瘟菌对稻瘟灵低水平抗性,为田间抗稻瘟灵菌株的监测提供了理论指导,丰富了杀菌剂抗性的分子机理。在未来的研究中,将深入对MoVelB和MoIRR下游关键的靶基因及MR-1抗性群体的抗性机制进行分析。

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