PBJ|福建农林大学王宗华团队首次发现水稻代谢物月桂素3-O-纤维二糖甙能防治稻瘟病

水稻种植技术 病虫害防治技术
eplants    2021-01-28    1094

2020年10月11 日,国际学术期刊Plant Biotechnology Journal 在线报道了
福建农林大学王宗华研究员 的题为“Bayogenin 3‐O‐cellobioside confers non cultivar‐specific defense against the rice blast fungus Pyricularia oryzae ” 的研究论文。该工作首次报道了水稻代谢物月桂素3-O-纤维二糖甙能防治稻瘟病。
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稻瘟病造成的产量损失每年可养活约6000万消费者。稻瘟病菌(Pyricuria oryzae,Syn:Magnaporthe oryzae)是引起稻瘟病的真菌,在全球水稻产区普遍存在。除水稻外,稻瘟菌还能侵染小麦、大麦、谷子、高粱、黑麦和其他栽培和非栽培的禾本科植物,因此被认为是最重要的植物病原之一。

目前的稻瘟病防治策略在很大程度上依赖于对病原菌具有内在基础抗性的水稻品种的利用,以及抗病(R)基因辅助品种的选育,包括Co39、Pi-b、Pi-4b、Pi-a、Pi-9、Piz-t、Pi-Pita、Pi-gm、Pi9、Pi2等。但是,稻瘟病病原菌也进化出了使其能够克服R基因抗性的突变。

在不同水稻中,水稻特有的代谢物,如谷氨酰胺、菊内酯和樱花内酯已被证明能抑制细菌和真菌病原体,包括稻瘟菌,而最近的代谢组图谱显示了水稻品种之间的差异。因此,了解内在代谢组学与病原菌诱导的代谢组学差异如何影响不同水稻品种对稻瘟病的抗性或敏感性,对于促进水稻抗稻瘟病品种的选育具有重要意义。

本研究中,作者研究了来自粳稻和籼稻的六个不同水稻品种对稻瘟菌的反应。作者发现水稻(感病和抗病)品种在受到稻瘟病菌的持续刺激后进行代谢组学重新编程,并首次报道了不同水稻品种在稻瘟病侵染过程中产生了的一种新的代谢产物Bayogenin 3-O-cellobioside(月桂素3-O-纤维二糖甙),该代谢物具有抗稻瘟病的特性,且月桂素3?O?纤维二糖甙的含量与水稻抗稻瘟病的能力呈正比。进一步,作者揭示通过β-香树脂醇合成酶(β-amyrin synthase,β-AS)和UDP-GTs作用可产生月桂素3?O?纤维二糖甙和其他类型的皂苷,糖基化对稻瘟病菌孢子萌发的特异性抑制作用。
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月桂素3?O?纤维二糖甙对稻瘟菌分生孢子萌发和附着胞形成的抑制作用
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水稻中月桂素3?O?纤维二糖甙生物合成模式与其它类型皂苷的工作模型

综上,该研究为病原菌介导的寄主植物代谢重新编程及其对抗性或敏感性的影响提供了新视角,在谷类作物中表达工程皂苷可成为一种有效的、可持续的病害控制策略。

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