近日，華中農業大學植物科學技術學院黃俊斌教授團隊在Plant Physiology在線發表了題為“A secreted fungal subtilase interferes with rice immunity via degradation of SUPPRESSOR OF G2 ALLELE OF skp1”的研究論文，研究揭示了稻曲菌分泌枯草桿菌蛋白酶靶向降解水稻廣譜抗病正調控因子OsSGT1以抑制寄主抗性的分子機制。   　　稻曲病是水稻生產上的主要病害之一。在我國，稻曲病發生尤為嚴重，年均造成2.5億公斤的稻米損失，且產生的稻曲菌毒素對動物細胞和器官有潛在毒性，嚴重威脅我國糧食安全。培育和利用抗病品種是作物病害防控、維持農業綠色持續發展最經濟、有效的手段，但現階段抗稻曲病品種和基因資源嚴重缺乏，還未發現可利用的天然抗源。因此，深入解析稻曲菌侵染機制及其與水稻的互作機理，可為水稻抗稻曲病品種的遺傳改良提供理論依據和重要資源。枯草桿菌蛋白酶是一類重要的絲氨酸蛋白酶，廣泛存在于真核和原核生物中，參與多種生物學功能。已有研究表明，病原真菌中的枯草桿菌蛋白酶與病菌本身的生長、產孢、自噬、脂質代謝及致病力等功能相關；然而，枯草桿菌蛋白酶在病原菌與植物互作過程中的分子調控機制仍不清楚。   　　研究表明，稻曲菌分泌性的枯草桿菌蛋白酶UvPr1a在花器定殖不同階段顯著上調表達，敲除UvPr1a可顯著減低稻曲菌致病力；進一步研究發現，UvPr1a是一種定位于植物細胞質的毒力效應蛋白，能夠抑制Bax誘導的植物細胞死亡。在水稻中外源表達UvPr1a降低了水稻對稻曲病、稻瘟病、水稻紋枯病和水稻白葉枯病的抗病性，而靶向UvPr1a進行寄主誘導的基因沉默增強了水稻的抗病能力。通過篩庫和一系列互作試驗發現UvPr1a與水稻重要免疫調控因子OsSGT1（SUPPRESSOR OF G2 ALLELE OF skp1）在植物細胞質中互作；部分敲除OsSGT1導致水稻對稻曲病、稻瘟病、水稻紋枯病和水稻白葉枯病的抗性減弱，過表達OsSGT1可顯著提高水稻廣譜抗病性。體內和體外試驗證實，UvPr1a蛋白可直接降解水稻OsSGT1蛋白，異源表達UvPr1a水稻中OsSGT1蛋白含量降低。該研究揭示了稻曲菌分泌枯草桿菌蛋白酶UvPr1a靶向降解水稻免疫調控因子OsSGT1從而抑制寄主抗性的分子機制，發現OsSGT1具有遺傳改良水稻抗稻曲病及廣譜抗性的潛力。   　　植物科學技術學院博士生陳曉洋和碩士生李夏冰為論文的共同第一作者，鄭露副教授為通訊作者。我校黃俊斌教授、羅朝喜教授、陳小林教授、謝卡斌教授、李國田教授、劉浩副教授、陰偉曉副教授、博士生段宇航、碩士生裴張新以及加拿大圭爾夫大學Tom Hsiang教授參與了該項工作。該研究得到國家自然科學基金、湖北省重點研發計劃重點項目、華中農業大學自主科技創新基金的資助。   　　【英文摘要】   　　Serine protease subtilase, found widely in both eukaryotes and prokaryotes, participates in various biological processes. However, how fungal subtilase regulates plant immunity is a major concern. Here, we identified a secreted fungal subtilase, UvPr1a, from the rice false smut （RFS） fungus Ustilaginoidea virens. We characterized UvPr1a as a virulence effector localized to the plant cytoplasm that inhibits plant cell death induced by Bax. Heterologous expression of UvPr1a in rice （Oryza sativa） enhanced plant susceptibility to rice pathogens. UvPr1a interacted with the important rice protein OsSGT1 （SUPPRESSOR OF G2 ALLELE OF skp1）， a positive regulator of innate immunity against multiple rice pathogens, degrading OsSGT1 in a protease activity–dependent manner. Furthermore, host-induced gene silencing of UvPr1a compromised disease resistance of rice plants. Our work reveals a previously uncharacterized fungal virulence strategy in which a fungal pathogen secretes a subtilase to interfere with rice immunity through degradation of OsSGT1, thereby promoting infection. These genetic resources provide tools for introducing RFS resistance and further our understanding of plant-pathogen interactions.   　　論文鏈接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiac334/6647860?searchresult=1