Journal of Advanced Research—陈功友教授团队揭示白叶枯病菌克服水稻抗病基因抗性的新机制

近日，上海交通大学农业与生物学院/上海市现代种业协同创新中心陈功友教授团队在国际知名综合性期刊Journal of Advanced Research（影响因子10.479）发表了题为“A varied AvrXa23-like TALE enables the bacterial blight pathogen to avoid being trapped by Xa23 resistance gene in rice（一个变异的AvrXa23类TALE效应蛋白使得水稻白叶枯病菌能够逃避水稻抗病基因Xa23的诱捕）”的研究论文，揭示了一种白叶枯病菌克服水稻抗病基因抗性的新机制。

植物病害是农业生产的重要影响因素，严重威胁全球粮食安全，其中由白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo）引起的水稻白叶枯病是水稻生产中的重要致灾病害。培育和种植含有抗病基因的抗病水稻品种是生产上防控该病害最经济、有效的措施，但是随着抗病品种的大面积推广种植，Xoo进化出新的毒性菌株，克服抗病品种的抗性，使得水稻白叶枯病在过去得到控制的地区“卷土重来”，日趋严重。Xa23是目前最广谱抗白叶枯病的水稻抗病基因，广泛应用于水稻育种中。该基因通过其启动子上的效应蛋白结合元件（effector-binding element，EBE）诱捕（“trap”）Xoo菌株中的TALE类无毒效应蛋白AvrXa23，激发效应物诱导的免疫反应（effector-triggered immunity，ETI），抑制效应物诱导的免疫反应（effector-triggered susceptibility，ETS），使水稻抗病。Xoo是否进化出能够克服Xa23抗病基因抗性的新型毒性菌株，目前尚不清楚。

该研究从全国各水稻种植区收集发病材料，分离得到185个Xoo菌株。抗病性试验显示，含有Xa23抗病基因的水稻品种CBB23对其中184个菌株表现抗病性，仅对来自安徽的AH28菌株表现感病性。基因组测序和序列比较分析表明AH28菌株不含无毒基因avrXa23，而是含有一个与avrXa23类似的tal7b基因。基因异源表达、接种试验和基因表达分析结果表明tal7b基因不具有avrXa23基因的无毒基因功能，不能够激发Xa23抗病基因的抗性。启动子结合试验也表明Tal7b蛋白不能与Xa23启动子的EBE结合。这些结果揭示了Xoo菌株通过突变TALE类无毒蛋白中间重复区序列这一策略来逃避抗病基因识别与结合的新机制，为水稻白叶枯病抗性丧失的治理提供了新的见解。

白叶枯病菌克服水稻抗病基因Xa23抗性的机制模型

上海交通大学博士后徐正银为论文第一作者，陈功友教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和中国博士后科学基金项目的资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123222000212