2月23日，中國水稻所水稻-病原菌互作團(tuán)隊(duì)在Molecular Plant在線發(fā)表了最新研究成果，揭示了水稻如何響應(yīng)溫度變化而調(diào)控稻瘟病抗性的分子機(jī)理，是氣候環(huán)境因子影響植物抗病性研究領(lǐng)域內(nèi)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(yán)峻挑戰(zhàn)之一，對(duì)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來諸多風(fēng)險(xiǎn)，其中包括維系人類生存發(fā)展的糧食生產(chǎn)。水稻等糧食作物的安全生產(chǎn)是國家安全的重要基礎(chǔ)，而農(nóng)業(yè)病蟲害的爆發(fā)與溫度、濕度等氣候條件關(guān)系密切，給糧食安全帶來了巨大威脅。在全球變暖的趨勢(shì)下，通過科技創(chuàng)新手段來破解病蟲害威脅、增強(qiáng)糧食保障能力，成為了各國農(nóng)業(yè)科技競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)。
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(yán)重的病害之一，也是植物十大真菌病害之首。長(zhǎng)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(diào)查發(fā)現(xiàn)，溫度達(dá)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(diào)控植物對(duì)真菌病原體抗性的機(jī)制，結(jié)果表明，暖溫降低茉莉酸（JA）調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)抗性，增強(qiáng)水稻稻瘟病菌感染，施用茉莉酸甲酯MeJA是提高暖溫時(shí)稻瘟病抗性的有效策略，深入揭示了溫度調(diào)節(jié)植物對(duì)病原真菌的抗病機(jī)制。本研究結(jié)果加深了對(duì)環(huán)境–植物–病原真菌三者相互作用機(jī)制的理解，為尋找合適的稻瘟病防治方法及科學(xué)應(yīng)對(duì)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(xiàng)成果。一是水稻-稻瘟病菌可作為研究溫度調(diào)節(jié)植物抗真菌病害機(jī)制的理想系統(tǒng)。溫度作為影響稻瘟病發(fā)生的一個(gè)重要因素，在非脅迫溫度下很容易檢測(cè)到病害發(fā)生的差異，且可以清楚地區(qū)分溫度對(duì)稻瘟病菌及水稻的影響。此外，水稻對(duì)稻瘟病抗性與擬南芥對(duì)丁香病抗性的溫度調(diào)節(jié)機(jī)制明顯不同，可以更好地揭示不同物種抗病性的溫度調(diào)節(jié)機(jī)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(chǔ)。二是在溫暖環(huán)境中，茉莉酸合成及信號(hào)途徑是水稻抗稻瘟病能力下降的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，而并非水楊酸和乙烯合成及信號(hào)途徑，單子葉植物水稻和雙子葉植物擬南芥在溫度調(diào)節(jié)宿主抗性的機(jī)制上存在明顯差異。三是病原體相關(guān)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(rèn)為茉莉酸信號(hào)網(wǎng)絡(luò)位于PAMP信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的下游，PRR（模式識(shí)別受體）位于級(jí)聯(lián)信號(hào)的頂部。本研究發(fā)現(xiàn)，在溫度調(diào)節(jié)的稻瘟病抗性中，茉莉酸信號(hào)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(diào)節(jié)重要PRR編碼基因OsCEBiP表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子被報(bào)道，本研究發(fā)現(xiàn)，OsMYB22與OsCEBiP的啟動(dòng)子結(jié)合，OsMYC2-OsMYB22共同激活其表達(dá)。
