水稻 (Oryza sativa L.) 起源于我國(guó),其栽培歷史可追溯至約一萬(wàn)年前,我國(guó)南方地區(qū)的普通野生稻被馴化成為早期栽培稻。到明末,已出現(xiàn)“天下育民人者,稻居什七”的記載。目前,我國(guó)已成為全球最大的大米生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部編印的《中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)況》顯示,2021年全國(guó)稻谷總產(chǎn)量4257億斤,占糧食作物總產(chǎn)量的31.17%;而有效防控水稻生產(chǎn)上的重大病蟲(chóng)害,是保障水稻綠色生產(chǎn)安全的基石。
白葉枯病 (bacterial blight, BB),由稻黃單胞菌稻致病變種 (Xanthomonas oryzae pv. oryzae,Xoo) 引起,是我國(guó)和全球其他主要稻區(qū)重要的致災(zāi)細(xì)菌病害。20世紀(jì)60–80年代,白葉枯病在我國(guó)大規(guī)模發(fā)生,水稻產(chǎn)量損失慘重。近年來(lái),因病原菌毒性變異導(dǎo)致抗病基因抗性喪失,白葉枯病“老病重發(fā)”,威脅著我國(guó)水稻生產(chǎn)安全。據(jù)統(tǒng)計(jì),白葉枯病在我國(guó)水稻產(chǎn)區(qū)呈區(qū)域性、間歇性爆發(fā)成災(zāi),我國(guó)南方稻區(qū)在適溫高濕條件下,特別是臺(tái)風(fēng)暴雨天氣,病害爆發(fā)致災(zāi),水稻減產(chǎn)50%以上。
Phytopathology Research 今日在線(xiàn)發(fā)表了上海交大通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院陳功友課題組題為“TALE-induced immunity against the bacterial blight pathogen Xanthomonas oryzae pv. oryzae in rice”的綜述文章。該文系統(tǒng)綜述了稻黃單胞菌TALE蛋白誘導(dǎo)水稻白葉枯病抗性的研究進(jìn)展,包括:1) 我國(guó)抗白葉枯病水稻育種概況,簡(jiǎn)述了白葉枯病抗性和遺傳改良的歷史,明確xa5、Xa7和Xa23為我國(guó)優(yōu)選抗病基因;2) 轉(zhuǎn)錄激活類(lèi)效應(yīng)子 (Transcription activator-like effectors, TALE) 是Xoo主要致病因子,并闡述TALE蛋白的結(jié)構(gòu)特征、致病機(jī)制和對(duì)Xoo的毒力貢獻(xiàn);3) BB感病基因的分類(lèi)與作用機(jī)制;4) BB抗病基因的分類(lèi)與作用機(jī)制;5) TALE激活靶標(biāo)基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)所需的轉(zhuǎn)錄復(fù)合體;6) TALE蛋白和寄主靶標(biāo)基因間的協(xié)同進(jìn)化;7) TALE與non-TALE間的相互作用;8) 寄主水稻感知病原菌TALE的方式;9) 執(zhí)行類(lèi)抗病基因的作用機(jī)理與在抗病育種中的應(yīng)用;10) 基因編輯感病基因賦予水稻廣譜持久抗病性的育種途徑 (Fig. 1)。最后,本文對(duì)TALE蛋白誘導(dǎo)水稻抗病性的機(jī)理和水稻白葉枯病抗病育種中存在的問(wèn)題和研究方向進(jìn)行了討論與展望。
Fig. 1 Working model of rice immunity triggered by transcription activator-like effectors (TALEs) and Xops of Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), the causal agent of bacterial blight (BB) in rice
上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院博士后徐夏萌為本文第一作者,陳功友教授為通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金 (31830072, 32202243, 32102147) 和中國(guó)博士后科學(xué)基金 (2021M702156, 2020M681309) 的資助。
上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院堅(jiān)持“以農(nóng)為本、交叉融合、創(chuàng)新發(fā)展、引領(lǐng)前沿”的指導(dǎo)思想,努力實(shí)現(xiàn)建設(shè)中國(guó)特色世界一流農(nóng)科的戰(zhàn)略目標(biāo)。陳功友教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事稻黃單胞菌–水稻互作機(jī)理研究,主要開(kāi)展病原菌關(guān)鍵致病因子鑒定、TALE蛋白調(diào)控水稻抗(感)病性的機(jī)制解析和廣譜抗病水稻新種質(zhì)創(chuàng)制等研究工作。
原文鏈接:https://doi.org/10.1186/s42483-022-00153-x