2月23日，中國水稻所水稻-病原菌互作團隊在Molecular Plant在線發(fā)表了最新研究成果，揭示了水稻如何響應溫度變化而調控稻瘟病抗性的分子機理，是氣候環(huán)境因子影響植物抗病性研究領域內的又一重要成果。
以全球變暖為主要特征的氣候變化是人類面臨的最嚴峻挑戰(zhàn)之一，對生態(tài)環(huán)境和社會經濟發(fā)展帶來諸多風險，其中包括維系人類生存發(fā)展的糧食生產。水稻等糧食作物的安全生產是國家安全的重要基礎，而農業(yè)病蟲害的爆發(fā)與溫度、濕度等氣候條件關系密切，給糧食安全帶來了巨大威脅。在全球變暖的趨勢下，通過科技創(chuàng)新手段來破解病蟲害威脅、增強糧食保障能力，成為了各國農業(yè)科技競爭的重點。
有著“水稻癌癥”之稱的稻瘟病是制約糧食安全的重要因素。稻瘟病是由絲狀子囊真菌Magnaporthe oryzae引起的，是水稻最嚴重的病害之一，也是植物十大真菌病害之首。長期以來，溫度變化影響田間稻瘟病的發(fā)生被人們熟知。多年的田間調查發(fā)現(xiàn)，溫度達到28～30℃及以上不利于稻瘟病的發(fā)生，但在24～26℃及以下稻瘟病容易流行，而溫暖環(huán)境如何不利于病害發(fā)生的具體原因一直未知。本研究利用水稻-稻瘟病菌系統(tǒng)解析了溫度調控植物對真菌病原體抗性的機制，結果表明，暖溫降低茉莉酸（JA）調節(jié)的基礎抗性，增強水稻稻瘟病菌感染，施用茉莉酸甲酯MeJA是提高暖溫時稻瘟病抗性的有效策略，深入揭示了溫度調節(jié)植物對病原真菌的抗病機制。本研究結果加深了對環(huán)境–植物–病原真菌三者相互作用機制的理解，為尋找合適的稻瘟病防治方法及科學應對全球氣候變暖保障糧食安全提供理論依據(jù)。
本研究揭示了多項成果。一是水稻-稻瘟病菌可作為研究溫度調節(jié)植物抗真菌病害機制的理想系統(tǒng)。溫度作為影響稻瘟病發(fā)生的一個重要因素，在非脅迫溫度下很容易檢測到病害發(fā)生的差異，且可以清楚地區(qū)分溫度對稻瘟病菌及水稻的影響。此外，水稻對稻瘟病抗性與擬南芥對丁香病抗性的溫度調節(jié)機制明顯不同，可以更好地揭示不同物種抗病性的溫度調節(jié)機制，為制定有效防控策略，提高作物在不同溫度條件下的抗病性以及協(xié)助培育耐溫度變化的抗病作物提供理論基礎。二是在溫暖環(huán)境中，茉莉酸合成及信號途徑是水稻抗稻瘟病能力下降的關鍵調節(jié)因子，而并非水楊酸和乙烯合成及信號途徑，單子葉植物水稻和雙子葉植物擬南芥在溫度調節(jié)宿主抗性的機制上存在明顯差異。三是病原體相關分子模式（PAMP）觸發(fā)免疫是植物抗病性的早期事件之一，因此人們傾向于認為茉莉酸信號網(wǎng)絡位于PAMP信號網(wǎng)絡的下游，PRR（模式識別受體）位于級聯(lián)信號的頂部。本研究發(fā)現(xiàn)，在溫度調節(jié)的稻瘟病抗性中，茉莉酸信號途徑可能在PAMP觸發(fā)免疫的上游發(fā)揮作用。四是目前為止，尚無調節(jié)重要PRR編碼基因OsCEBiP表達的轉錄因子被報道，本研究發(fā)現(xiàn)，OsMYB22與OsCEBiP的啟動子結合，OsMYC2-OsMYB22共同激活其表達。
