科创中国

农、林、牧、渔业

成果简介:疫霉菌隶属于茸鞭生物界卵菌门，有 120 余种，多数是重要的植物病原菌，其引起的植物疫病给我国马铃薯、大豆、棉花、蔬菜和果树等造成重要危害。由于疫霉菌在进化上与真菌相差很远，导致多数杀菌剂对植物疫病无效、病菌的分离培养与遗传转化较为困难，对其生长发育和致病机制的研究比较落后。为开发新的植物疫病控制技术，我们以我国大豆生产上的主要病害大豆疫病为对象，建立了大豆和疫霉互作的研究体系，系统开展了疫霉菌生长发育和致病机制的研究，获得了以下重要科学发现： 1. 众多效应分子的协同作用机制：建立了高通量研究病原菌效应分子功能的技术体系，发现大豆疫霉对效应分子的转录进行精确编程，效应分子之间相互协作、以“团队作战”方式干扰抑制植物的抗病反应[Plant Cell 封面文章]。 2. 重要效应分子的毒性及其变异机制：克隆了 PsAvr3b、PsAvr1d 等大豆疫霉无毒基因并发现它们通过提前终止编码框或缺失整个基因来逃避植物识别的毒性变异机制；PsAvr3b 通过模拟植物抗病反应抑制子 NUDIX 水解酶的活性来干扰植物的抗病性[PLoS Pathogens 和 Molecular Plant-Microbe Interac tions]；效应分子 PsAvh241 具有毒性功能，但能在植物细胞膜上激发 MAPK 信号途径的 MEK2和 WIPK 等从而诱导植物细胞死亡[New Phytologist]；PsCRN63 与 PsCRN115 虽然仅有 5 个氨基酸的序列差异，但作用相反，分别能诱导、抑制植物细胞死亡[Plant Physiology]。 3. 效应分子进入植物细胞的转运机制：发现疫霉菌能够产生大量三磷酰肌醇并帮助效应分子转运进入植物细胞 [Molec ular Plant]。 4. 疫霉菌游动孢子趋化性的调控机制：发现疫霉菌中一类新的 G 蛋白偶联受体 GPCR-PIPK 参与调控游动孢子对大豆分泌物异黄酮的识别和趋化性[Molecular Microbiology]。 5. 非寄主植物对疫霉菌的抗性机制：揭示了丝氨酸棕榈酰转移酶 LCB2 亚基及 G 蛋白α与β亚基等在非寄主植物对疫霉等病原菌激发子识别并启动抗性信号过程中的作用[New phytologist 和 Plant Cell and Environment]。研究成果共发表 SCI 论文 50 余篇，累计影响因子超过 240，被 SCI 引用 700 余次。其中 10 篇代表性论文累计影响因子 64.219，被 SCI 引用 120 次（他引 62 次），多篇得到了 Plant Cell、P LoS Pathogens、Current Opinion In Plant Biology、Genome Biology、New phytologist 等杂志的引用或综述。该研究提供了对疫霉菌生长发育和致病机制的系统认识，为病害控制提供了重要的分子靶标、为培育抗病植物提供了新的理论支撑。