科学视点

水稻“癌症”如此强大稻瘟病菌竟会“镇压内部叛乱”

稻瘟病菌引起的稻瘟病是水稻上的毁灭性病害,有“水稻癌症”之称,近年来每年给我国造成30亿公斤以上的粮食损失。但是,稻瘟病菌入侵水稻时,也会发生“内讧”和“叛乱”。记者23日从南京农业大学获悉,该校张正光团队的一项研究,揭示了稻瘟菌如何镇压内部的“叛乱”的过程,研究成果发表在细胞生物学领域的权威期刊《细胞自噬》上。

稻瘟病菌入侵水稻时面临多种来自外界环境和寄主的胁迫和“抵抗”,细胞壁作为病菌与外界环境接触的第一道屏障,其完整性对于病菌的内环境稳态具有至关重要的作用。侵入后在水稻细胞中的侵染菌丝扩展时,病菌的细胞壁重塑也会产生细胞壁胁迫,这时候,稻瘟病菌的“内讧”开始产生了。因此,怎么样“镇压”内部“叛军”,保持细胞壁完整性(Cell Wall Integrity, CWI),对于病菌保持自己的“战斗力”,应答外界胁迫成功完成侵染就显得尤为重要。同时,已有的研究表明,细胞自噬(Autophagy)是稻瘟病菌功能性附着胞形成和致病力必需的,是稻瘟病菌战斗力的重要保证。但细胞壁完整性途径和细胞自噬之间的关系至今尚不清楚。

最近,南农大植保学院张正光课题组发现稻瘟病菌侵染水稻时,能够激活细胞自噬与细胞壁完整性途径,通过这两者的“通力合作”保障病菌的侵染。也就是说,当病菌发起对水稻的“战争”时,病菌自身需要集结更多“兵力”,合成更多的蛋白,这些蛋白中会有错误折叠或未折叠的“捣乱分子”,形成内部的“叛乱”压力。这时候,稻瘟病菌就会派遣自己的特别行动队—细胞自噬核心蛋白MoAtg1,来磷酸化MoMkk1(细胞壁完整性途径中的一个激酶),从而增强细胞壁完整性途径,以增强病菌的致病力。

该研究从生化与分子生物学水平上揭示了在内质网胁迫下,稻瘟病菌协调细胞自噬过程和细胞壁完整性途径,控制致病力的新机制。拓展了人们对植物病原真菌攻击寄主机制的认识,有助于认识稻瘟病原菌的致病机理,同时可望为设计高效、低毒的稻瘟病控制策略提供参考。


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