華中農業大學作物遺傳改良國家重點實驗室王石平教授課題組的研究表明,白葉枯病菌會利用水稻生長繁殖必不可少的顯性Xa13基因,減少銅在水稻導管中的分佈而侵害水稻。
該研究不僅揭示了病原細菌利用宿主基因征服宿主的一種新機理,同時也揭示了可能涉及水稻與病原共進化一個典型例子。相關研究論文日前在國際植物生物學研究領域的頂級雜誌《植物細胞》上以重點推薦形式在線發表,同時配發了介紹文章。
研究發現,有的白葉枯病菌對銅非常敏感,提高培養基中銅的含量可抑制這類白葉枯病菌的生長繁殖。水稻從根部吸收銅,通過導管將銅運輸到植株的各個部位,而白葉枯病菌正是通過導管在水稻體內蔓延引起病害。增加導管內銅的含量,會抑制白葉枯病菌的生長繁殖。進一步研究表明,“狡猾”的白葉枯病菌會利用激活水稻自身不可或缺的Xa13基因——該基因對水稻花粉發育必不可少,來消除導管中銅的抑制影響。白葉枯病菌通過激活Xa13基因的表達,調控銅在水稻體內的重新分佈侵害水稻。Xa13蛋白和另外兩個蛋白質COPT1和COPT5在細胞膜上共同作用,將細胞外的銅運輸進細胞內,從而減少導管中的銅,使白葉枯病菌能夠在導管中繁殖並蔓延,造成水稻病害。
了解病原菌如何侵害植物的機理,將有助於有效控制農作物病害。據王石平介紹,由白葉枯病菌引起的白葉枯病是水稻的重要病害之一,曾令全球水稻減産70%。了解白葉枯病菌侵害水稻的這一機制,將有助於設計有效途徑培育抗病水稻品種。(記者劉志偉通訊員范敬群)