稻瘟菌效应因子的规模化鉴定和功能分析

植物病原菌效应因子的克隆和功能分析是当前国际上植物与病原菌互作研究领域的热点和难点。基于病原菌效应因子的研究促进了人们对植物抗病分子机制的理解。水稻是中国乃至世界上最重要的粮食作物之一，稻瘟病是严重危害水稻的病害。水稻与稻瘟菌的互作系统在农业生产中有着重要的实际意义，近年来还成为研究单子叶植物与真菌互作的一个重要模式系。关于稻瘟菌效应因子的研究，目前只处于起步阶段，尤其缺乏一个能规模化筛选鉴定效应因子的实验体系。鉴于此，本项目将建立基于水稻原生质体系统和水稻悬浮细胞体系的规模化筛选稻瘟菌效应因子的实验体系；利用建立的体系，较大规模筛选诱导水稻细胞过敏性死亡或抑制水稻细胞免疫反应的稻瘟菌效应因子；进一步对筛选到效应因子进行功能分析，探讨稻瘟菌-水稻互作的分子机制。研究结果将促进对水稻-稻瘟菌互作分子机制的深入了解，为未来研究水稻抗病改良提供新理论参考。

水稻是中国乃至世界上最重要的粮食作物之一，稻瘟菌引起的稻瘟病是危害水稻最严重的病害之一。稻瘟菌与水稻的互作系统是研究单子叶植物与真菌互作的一个重要模式系，其在农业生产中也有着重要的实际意义。基于稻瘟菌效应因子的研究能够促进人们对水稻抗稻瘟病分子机制的理解。.本项目基于高通量转录组分析技术RL-SAGE、MPSS、SBS，对稻瘟菌-水稻互作谱进行分析，鉴定到851个In-planta表达的稻瘟菌分泌蛋白基因。进一步克隆了135个在侵染水稻叶片过程中In-planta表达的稻瘟菌分泌蛋白基因，并筛选到14个诱导植物细胞死亡的稻瘟菌新型效应因子，揭示了稻瘟菌在侵染水稻过程中，大量表达分泌蛋白，并且其表达的分泌蛋白富含诱导寄主植物细胞死亡的效应因子的现象。研究发现，在稻瘟菌中超表达或敲除部分诱导植物细胞死亡的效应因子基因，并未影响稻瘟菌的生长发育及致病性，说明这些效应因子可能存在功能冗余效应。通过体外表达、纯化，获得两个效应因子M010和M018的可溶性蛋白；喷雾处理发现，体外表达的M010和M018诱导水稻幼苗OsCht1、OsCht3、OsPR1b、OsNAC4、OsPBZ1等病程相关基因的表达，并且经M010和M018蛋白预处理后水稻幼苗对稻瘟菌的抗病性增强，说明M010和M018蛋白激发了水稻的免疫反应。研究还发现，稻瘟菌基因组中有19个CFEM蛋白，通过对8个MoCFEM基因进行植物表达分析，发现其中4个MoCFEM蛋白能诱导植物细胞死亡，说明稻瘟菌CFEM家族蛋白可能在稻瘟菌-水稻互作过程中具有重要功能。此外，本项目还建立了诱导表达稻瘟菌效应蛋白基因的水稻高效诱导表达系统以及用于研究稻瘟菌效应蛋白在水稻细胞中亚细胞定位的标记系，为研究水稻-稻瘟菌互作分子机制及水稻功能基因提供了重要的平台。