中心水稻稻瘟病抗性分子机理研究取得新进展

近日，中心邓华凤/邢俊杰课题组与湖南大学教授于峰合作，于Journal of Experimental Botany在线发表了题为Mutations of two FERONIA-like receptor genes enhance rice blast resistance without growth penalty的研究论文。该研究通过生物信息学分析、遗传、病理等技术方法和手段，对水稻中FLR家族同源基因突变体进行稻瘟病抗性分析，揭示了该家族中FLR2和FLR11功能缺失增强稻瘟菌抗性，但是不显著影响水稻的生长。

在该项技术研究中，课题组通过对FLR基因的生物信息学分析发现，FLR基因在野生稻、籼稻及粳稻等不同水稻背景下具有高度同源性，表明了FLR家族在进化上的保守性。水稻中FLR家族的14个同源基因敲除突变体的稻瘟病菌侵染试验结果显示，flr2和flr11表现水稻抗病性增强。课题组对flr2开展了深入研究，在室内划伤接种、喷雾接种及田间抗性试验中flr2都表现出稻瘟病抗性增强，而FLR2过表达植株表现更为感病；稻瘟病菌侵染flr2后菌丝在其细胞内生长减缓，稻瘟病菌胁迫后的ROS含量及免疫基因表达量较野生型更高。试验从多个角度证实了FLR2基因的功能缺失型可提高水稻免疫反应及稻瘟病抗性。同时，分析发现，FLR2和FLR11功能缺失并不影响水稻的正常生长。由于FLR在植物中的广泛性和保守性，该项研究可为水稻稻瘟病抗性育种提供潜在的有利基因资源。

该项研究得到了国家自然科学基金青年项目、湖南省创新平台与人才计划项目以及杂交水稻国家重点实验室开放课题的资助。阳祝红、邢俊杰、汪龙为该论文并列第一作者。于峰、邓华凤、邢俊杰为并列通讯作者。

据悉，水稻是当今世界上最重要的粮食作物之一，全球一半以上的人口以稻米为主要食物来源，而稻瘟病是严重影响水稻产量的重要病害。解析水稻与稻瘟病菌间新的互作机制或信号通路是提高水稻抗性，防控稻瘟病危害的重要途径之一。FERONIA是一个类受体蛋白激酶，在拟南芥发育、细胞生长、整合环境信号及细胞信号通路、非生物胁迫及生物胁迫中发挥重要作用，但目前对于FERONIA是否参与水稻相关重要农艺性状调控所知甚少。