南京农业大学:光照如何提升水稻对稻瘟病菌的免疫力

阅读次数：739发布时间：2019/8/14 10:39:58

        上海劲马报道：有些水稻品种在光照较弱时，稻瘟病发病严重，而光照强时，则发病弱。阳光和水稻的抵抗力之间有着什么样的神秘关系呢？

        稻瘟病是水稻生产上的毁灭性病害，严重时颗粒无收，威胁着我国乃至全世界粮食安全。该病害在连续阴雨连绵、光照不足时常常会大爆发，但是其机制至今仍不清楚。

        南京农业大学张正光课题组研究发现，有些水稻品种在光照较弱时，稻瘟病发病严重，而光照强时，则发病弱。阳光和水稻的抵抗力之间有着什么样的神秘关系呢？

        研究表明，水稻体内有一种专门负责吸收和传递光能的水稻捕光复合体(LHC, Light harvesting complex)家族，其成员之一LHCB5，正常情况下，会跟他的工作伙伴PsbS (Photosystem II subunitS，一种电子转运相关蛋白)一起在叶绿体中组团工作。张正光团队发现，在光照条件下，稻瘟病菌入侵水稻时，LHCB5的第24位苏氨酸发生磷酸化，给水稻体内拉起来“战时警报”。

        稻瘟病是水稻生产上的毁灭性病害，严重时颗粒无收，威胁着我国乃至全世界粮食安全。该病害在连续阴雨连绵、光照不足时常常会大爆发，但是其机制至今仍不清楚。

        南京农业大学张正光课题组研究发现，有些水稻品种在光照较弱时，稻瘟病发病严重，而光照强时，则发病弱。阳光和水稻的抵抗力之间有着什么样的神秘关系呢？

        研究表明，水稻体内有一种专门负责吸收和传递光能的水稻捕光复合体(LHC, Light harvesting complex)家族，其成员之一LHCB5，正常情况下，会跟他的工作伙伴PsbS (Photosystem II subunitS，一种电子转运相关蛋白)一起在叶绿体中组团工作。张正光团队发现，在光照条件下，稻瘟病菌入侵水稻时，LHCB5的第24位苏氨酸发生磷酸化，给水稻体内拉起来“战时警报”。

 

 

光照调控水稻捕光复合体蛋白LHCB5磷酸化介导对稻瘟病菌广谱抗性的机制

        该研究同时分析了3000份水稻种质资源，发现LHCB5基因的启动子区域存在丰富的多态性位点(SNPs, Single nucleotidepolymorphisms)，不同的SNPs决定着LHCB5基因转录水平的高低，并且在粳稻和籼稻品种中存在明显分化，粳稻中LHCB5的转录水平显著高于籼稻品种。进一步对200多份水稻材料进行转录水平和抗性关联性分析，发现LHCB5的转录水平与抗性呈正相关。且LHCB5超表达的转基因水稻对稻瘟病菌不同的小种表现出广谱抗性。有意思的是，LHCB5的磷酸化主要发生在高转录水平的水稻材料中，且LHCB5的磷酸化与抗性呈正相关。更为重要的是LHCB5磷酸化调控的抗性与含有理想型启动子的后代共分离，证明LHCB5的磷酸化是可遗传的，这对后期选育抗病品种具有重要意义。

        早在上世纪60年代，George McNew就提出“病害三角”的概念，即具有致病力的病原物、感病的寄主植物和适宜的环境条件，三者互相配合才能导致病害的发生。以往对水稻抗病性的研究，往往就聚焦在病原物和寄主植物上，受“病害三角”理论启发，张正光团队此次将研究聚焦在环境条件方面，揭示了光照和水稻抗稻瘟病菌机制之间的关系。

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