【Nature背靠背】武汉两高校同天发表两篇水稻研究文章,分别在水稻抗虫和水稻抗病中取得重大突破！

2023年6月14日，Nature杂志在线发表了来自国内两篇通讯文章，其中都是来自武汉的高校，又同时是做水稻研究领域，具体如下：

1. 武汉大学生命科学学院、杂交水稻全国重点实验室何光存教授课题组在Nature发表了题为“A tripartite rheostat controls self-regulated host-plant resistance to insect”的研究论文。该研究发现了首个被植物抗虫蛋白识别并激活抗性反应的昆虫效应子，并揭示了BISP-BPH14-OsNBR1互作系统精细调控抗性-生长平衡的新机制，为开发高产、抗虫水稻品种提供了重大理论和应用基础，也为其它粮食作物新型抗虫、抗病机理的研究提供了新思路【见今天第二条推送“万建民院士评述 ! 武汉大学揭示调控植物抗虫反应的分子机制，植物抗虫领域重大进展”】。

2. 华中农业大学李国田教授团队联合国内外多家单位在Nature杂志发表了题为“Genome editing of a rice CDP-DAG synthase confers multipathogen resistance”的研究成果。该团队克隆到一个广谱抗病类病斑突变体基因RBL1，并通过基因编辑创制了增强作物广谱抗病性且稳产的新基因RBL1Δ12，该基因在作物中高度保守，与传统抗病基因相比，可打破物种界限、普适性更强，具有巨大抗病育种应用潜力。

该研究将人工诱变技术与全基因组测序技术相结合，克隆到水稻广谱抗病的关键调控基因RBL1，并通过基因编辑创制了新型水稻广谱抗病材料。研究团队在构建的水稻突变体库中筛选到一个对稻瘟病菌和白叶枯菌都具有良好抗性的类病斑突变体rbl1。基因定位克隆和功能验证证明RBL1基因编码CDP-DAG合成酶，参与胞苷二磷酸-二酰甘油合成。体外补充磷脂酰肌醇以及过表达磷脂酰肌醇合成酶基因OsPIS1能够部分回补rbl1突变体的表型，表明RBL1通过调控磷脂酰肌醇的生物合成来控制程序性细胞死亡和免疫。进一步分析显示，rbl1突变体细胞膜PI(4,5)P2含量较野生型显著减少。同时发现，水稻PI(4,5)P2在稻瘟病菌侵染时被招募到侵染菌丝周围，并在稻瘟病菌效应蛋白分泌结构中富集，作者同时统计了野生型和突变体中BIC形成情况，发现rbl1突变体中BIC形成率相比野生型明显下降，并且侵染菌丝周围的PI(4,5)P2荧光强度也明显减弱，这些结果表明PI(4,5)P2在水稻-稻瘟病菌互作中发挥重要作用（图1）。可进一步推测，抑制或破坏病原菌特异侵染结构的形成可能是平衡产量和免疫的一种新策略。

图1. RBL1工作模型

rbl1类病斑突变体株系虽具广谱抗病性但产量极低，研究团队通过对RBL1基因编码区多位点进行编辑，创制了一个整码编辑新基因RBL1Δ12，rbl1Δ12株系只在成株期呈现微弱的类病斑表型。研究发现，RBL1Δ12基因显著增强了水稻对不同地区分离的10个稻瘟菌、5个白叶枯菌和2个稻曲菌生理小种的抗性。大田试验分析发现，rbl1Δ12株系稳产且具有显著的抗稻瘟病能力，在稻瘟病害严重发生时能够挽救约40%产量损失（图2）。因此RBL1Δ12在抗病育种中展现出巨大应用潜力。初步研究表明该基因在不同作物如小麦、玉米等作物中高度保守，也为小麦、玉米等粮食作物抗病育种提供了借鉴。该研究模式也为类病斑突变体储备资源的利用提供了借鉴。该研究成果对扩大抗病基因来源，推动作物抗病育种、植物病害绿色防控，保障国家粮食安全有重要意义。

值得一提的是，Nature特邀作者以Research Briefing形式对该成果进行科普性报道，并得到国内外同行高度评价。

图2. rbl1Δ12株系抗病性显著增强

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06197-z

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06205-2

转自：“iPlants”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！