研究揭示溫度調(diào)控稻瘟病發(fā)生的機(jī)制

近日，中國(guó)水稻研究所水稻生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室水稻-病原菌互作團(tuán)隊(duì)，揭示了溫度影響稻瘟病發(fā)生的機(jī)制，為科學(xué)應(yīng)對(duì)未來(lái)氣候變化，有效防控稻瘟病的發(fā)生提供了理論依據(jù)。2月23日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《分子植物》(Molecular Plant)。

植物病害的發(fā)生、發(fā)展到流行，取決于病原、寄主植物和環(huán)境因素三要素的綜合作用，其中溫度是最重要的環(huán)境因素之一。全球氣溫升高是未來(lái)幾十年氣候變化的一個(gè)重要趨勢(shì)，可能改變病害的流行區(qū)域、發(fā)生時(shí)間并導(dǎo)致新致病菌株和病原菌的流行。因此，研究溫度調(diào)控植物免疫反應(yīng)的機(jī)理，對(duì)未來(lái)防控各種植物病害的發(fā)生尤為重要。

圖為22℃促進(jìn)稻瘟病的發(fā)生。A,多個(gè)水稻品種在22℃時(shí)稻瘟病發(fā)生比28℃嚴(yán)重;B，葉鞘侵染實(shí)驗(yàn)表明，接種48小時(shí)后，22℃稻瘟病菌的侵染菌絲擴(kuò)展快于28℃。綠色熒光所示為稻瘟病菌侵染菌絲。

稻瘟病是由絲狀子囊真菌侵染引起的，是水稻最嚴(yán)重的病害之一，位居植物十大真菌病害之首。多年的田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在24℃—26℃及以下溫度時(shí)，稻瘟病容易流行，但當(dāng)溫度達(dá)到28℃—30℃及以上溫度時(shí)，稻瘟病的發(fā)生顯著減少，其具體原因一直未知。

該研究利用水稻-稻瘟病菌系統(tǒng)，解析了溫度調(diào)控植物抗病原真菌的機(jī)制，結(jié)果顯示，22℃時(shí)茉莉酸合成減少，導(dǎo)致水稻基礎(chǔ)抗性降低，稻瘟病菌侵染增強(qiáng);而在28℃條件下，稻瘟病菌誘導(dǎo)茉莉酸的合成，并激活茉莉酸信號(hào)途徑，提高了水稻對(duì)稻瘟病的基礎(chǔ)抗性水平，抑制稻瘟病的發(fā)生。進(jìn)一步試驗(yàn)表明，施用茉莉酸甲酯是溫暖環(huán)境下提高稻瘟病抗性的有效策略。

暖溫降低茉莉酸調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)抗性增強(qiáng)水稻稻瘟病菌感染的模式圖

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)農(nóng)科院青年英才計(jì)劃等項(xiàng)目資助。

(中國(guó)水稻研究所供圖)

關(guān)鍵詞： 環(huán)境因素 中國(guó)水稻研究所 植物病害 氣候變化