稻曲病是在水稻生長(zhǎng)發(fā)育后期發(fā)生的一種真菌性穗部病害。近年來，在我國(guó)乃至世界各地稻區(qū)普遍發(fā)生且逐年加重，已成為水稻上最重要的病害之一。該病害導(dǎo)致稻谷癟粒數(shù)明顯增加，千粒重降低，嚴(yán)重影響水稻產(chǎn)量；并且稻曲病菌產(chǎn)生大量的真菌毒素污染稻米，嚴(yán)重威脅人畜健康。由于稻曲病是一種新近爆發(fā)的病害，其致病分子機(jī)理的研究非常缺乏，造成目前對(duì)稻曲病的防治十分困難。

 

　　近日，孫文獻(xiàn)教授團(tuán)隊(duì)在The Plant Cell在線發(fā)表了題為“Ustilaginoidea virens secretes a family of phosphatases that stabilize the negative immune regulator OsMPK6 and suppress plant immunity”的研究論文，揭示了稻曲病菌中的一種新型致病機(jī)制，其分泌一類酪氨酸蛋白磷酸酶，通過去磷酸化穩(wěn)定水稻免疫負(fù)調(diào)控因子OsMPK6并抑制水稻免疫。同期的The Plant Cell發(fā)表了Judith Van Dingenen題為A virulence effector resolved: how a fungal phosphatase effector promotes rice false smut的評(píng)論文章。

 

　　該研究以稻曲病菌富含半胱氨酸蛋白SCRE6為研究對(duì)象，證實(shí)了SCRE6是稻曲病菌中發(fā)揮重要毒性功能的效應(yīng)蛋白；通過生化實(shí)驗(yàn)揭示了SCRE6是一個(gè)以水稻免疫負(fù)調(diào)控因子OsMPK6（Mitogen-Activated Protein Kinase 6）為靶標(biāo)的酪氨酸蛋白磷酸酶。當(dāng)病原菌侵染時(shí)，水稻識(shí)別PAMP后誘導(dǎo)OsMPK6的磷酸化，促進(jìn)其通過26S蛋白酶體途徑降解而激活水稻抗病性。而稻曲病菌分泌的SCRE6能特異性去磷酸化OsMPK6，進(jìn)而抑制OsMPK6降解，該蛋白積累促進(jìn)稻曲病菌的侵染；此外，在稻曲病菌中還發(fā)現(xiàn)3個(gè)SCRE6同源蛋白，與SCRE6構(gòu)成一類新型酪氨酸蛋白磷酸酶家族。該研究揭示了稻曲病菌致病的新機(jī)制，并為通過基因編輯技術(shù)創(chuàng)制水稻抗病新種質(zhì)提供了思路。

 

　　博士研究生鄭馨航為論文第一作者，孫文獻(xiàn)教授為通訊作者。該研究由吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)、我院劉俊教授和中國(guó)科學(xué)院微生物研究所張杰研究員課題組共同完成；得到國(guó)家自然科學(xué)基金（31630064和U19A2027）和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究體系專項(xiàng)資金等項(xiàng)目資助。

 

　　近年來，孫文獻(xiàn)教授領(lǐng)銜的水稻與病原菌互作研究團(tuán)隊(duì)在水稻抗病性、水稻與稻曲病/細(xì)菌性條斑病菌互作等方面取得了系列高水平研究成果，先后在Molecular Plant（2015）、Plant Physiology（2018）、Nature Communications （2014；2021）、Science Signaling （2021）等期刊上發(fā)表研究成果，并在國(guó)際知名綜述期刊Annual Review of Phytopathology （2020） 發(fā)文綜述了稻曲病病害循環(huán)、致病機(jī)制以及病害防控等方面的最新進(jìn)展。