稻瘟菌效应蛋白AvrPiz-t介导的抑制PTI和激活ETI的作用机制解析

植物病害所造成的产量损失是制约农业可持续发展的重要因素。选育和推广抗病品种是防控作物病害最经济有效和环保的策略，然而多数抗性品种在连续种植几年后，抗性就会明显衰退，抗病无法持续化，抗病品种的应用并不能从根本上防控作物病害。因此，全面深入了解植物与病原菌的互作机制对进一步开发新的病害防控策略显得尤为迫切。稻瘟菌侵染水稻引起的稻瘟病是水稻最严重的病害之一，俗称水稻"癌症"。稻瘟菌无毒基因的鉴定及其与水稻抗性基因的互作研究不仅是解析稻瘟菌的致病机制同时也是阐明水稻抗病机制的关键。AvrPiz-t是本课题组前期合作克隆的稻瘟菌效应蛋白，研究表明AvrPiz-t同时参与了对水稻PTI和ETI过程的调控。本项目将以此为依据，综合利用基因芯片和蛋白质双向电泳等技术，全面解析AvrPiz-t参与PTI和ETI的作用机制，为阐明稻瘟菌的致病机制和水稻的抗病机制提供新线索，最终实现水稻抗病的持久化。

本项目拟于解析稻瘟菌效应蛋白AvrPiz-t介导的抑制PTI和激活ETI的作用机制。首先，我们在没有Piz-t的水稻品种日本晴中异源表达AvrPiz-t，在接菌稻瘟菌感病小种RB22后，NPB-AvrPiz-t转基因水稻叶片病斑面积、稻瘟菌孢子数量和真菌相对生长量都显著高于对照植株。PAMP因子诱导的活性氧爆发在AvrPiz-t转基因水稻中被显著抑制，PTI相关marker基因在PAMP处理过程中也被明显抑制，说明AvrPiz-t负调控水稻的稻瘟病抗性，是水稻PTI过程的负调节因子。进一步，我们在蛋白水平上鉴定到AvrPiz-t在水稻的一个泛素连接酶类型的靶标蛋白APIP6，APIP6不参与Piz-t介导的抗病性反应，然而在接种亲和稻瘟菌小种RB22后，APIP6抑制表达转基因水稻叶片在病斑面积、稻瘟菌孢子数量和真菌生长量都显著高于对照植株，表明APIP6是水稻PTI过程的一个正调控因子，AvrPiz-t通过调控靶标蛋白APIP6抑制水稻的PTI反应。.在包含Piz-t抗性基因水稻（Toride）背景下，诱导表达稻瘟菌无毒基因AvrPiz-t可导致明显细胞坏死，说明AvrPiz-t具有无毒效应，可诱导ETI反应。进一步，我们在蛋白水平上鉴定到AvrPiz-t在水稻的另外一个泛素连接酶类型的靶标蛋白APIP10，在Piz-t背景下，抑制表达APIP10可导致明显的细胞死亡，转基因水稻在接种亲和稻瘟菌小种RB22后，病斑面积、稻瘟菌孢子数量和真菌生长量都显著低于对照植株，表明APIP10是水稻 ETI过程的一个负调控因子，AvrPiz-t通过调控其在水稻中的靶标蛋白APIP10激活Piz-t介导的ETI反应。.我们以上研究结果表明，AvrPiz-t通过调控APIP6抑制水稻的PTI反应，通过调控APIP10激活水稻的ETI反应，初步解析了AvrPiz-t介导的抑制PTI和激活ETI的作用机制，达到了本项目的预期研究目标。.由于AvrPiz-t同时参与了水稻的PTI和ETI过程，我们对水稻-稻瘟菌互作过程中的相关研究进行了总结和归纳，提出了稻瘟菌效应蛋白AvrPiz-t抑制PTI和其靶标蛋白APIP6激活PTI过程的分子机制。此外。我们还构建了SPL11介导的细胞死亡与PTI分子机制的调控模型。先后发表论文3篇，协助培养在读研究生2名。