研究揭示病原菌侵害植物新機理
日期：2010-09-28 16:51:12
水稻與病原之間，也存在著類似人類社會“攻防戰”的故事。華中農業大學作物遺傳改良國家重點實驗室教授王石平課題組的最新研究表明，白葉枯病菌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布而侵害水稻；同時，水稻中產生不被白葉枯病菌激活的隱性抗病基因xa13，使水稻導管內銅含量能夠抑制白葉枯病菌的生長，從而使水稻抗病。
該項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的一個典型例子。相關研究論文于9月17日在《植物細胞》（Plant Cell）雜志在線發表。該雜志將此文作為重點推薦文章，同時在線配發了介紹文章。論文第一作者為博士生袁猛，通訊作者為王石平。
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布侵害水稻。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并蔓延，造成水稻病害。
銅是植物生長發育所必需的微量元素，也是部分農藥中的主要成分。含銅農藥的普遍使用使得白葉枯病菌產生了某種抗性。白葉枯病菌能夠分泌一種效應蛋白進入水稻細胞內，該蛋白與Xa13基因的啟動子結合，激活它表達。而為了應對這類白葉枯病菌，水稻中產生了啟動子突變的隱性抗病基因xa13，它的表達不被白葉枯病菌激活，使水稻的導管內銅含量能夠抑制白葉枯病菌的生長，從而使得水稻抗病。
了解病原菌如何侵害植物的機理，將有助于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，曾令全球水稻減產70%。了解白葉枯病菌侵害水稻的這一機制，將有助于設計有效途徑培育抗病水稻品種。
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