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Nat Plants │ 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)率先提出創(chuàng)制稻瘟病殺菌劑的新策略
稻瘟病是水稻生產(chǎn)上的毀滅性真菌病害，被稱為“水稻癌癥”，占世界水稻年損失量的10-30%，這相當(dāng)于每年約6000萬人口的口糧。一般而言，該病害是通過殺菌劑來控制，比如甾醇去甲基化抑制劑、線粒體呼吸抑制劑和黑色素生物合成抑制劑；然而，由于快速出現(xiàn)的殺菌劑耐藥性和環(huán)境問題，解析稻瘟病菌與水稻互作的分子機制，挖掘新的殺菌劑靶標(biāo)，創(chuàng)制綠色高效低毒殺菌劑變得尤為迫切。
近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)張正光教授團(tuán)隊和上海師范大學(xué)邢維滿教授團(tuán)隊共同在“Nature Plants”上發(fā)表了題為“Targeting Magnaporthe oryzae effector MoErs1 and host papain-like protease OsRD21 interaction to combat rice blast”的研究論文。該研究報道了稻瘟病菌特有的保守毒性效應(yīng)子MoErs1是半胱氨酸蛋白酶抑制子，可抑制寄主的免疫功能，基于該機制設(shè)計出的二苯醚酯類化合物FY21001對稻瘟病具有顯著防效。該研究在國內(nèi)外率先提出以稻瘟病菌保守效應(yīng)子為靶標(biāo)創(chuàng)制殺菌劑的新理念。艾迪晶生物為以上研究提供了水稻遺傳轉(zhuǎn)化的技術(shù)服務(wù)。
病原菌分泌的效應(yīng)子是對抗寄主免疫的重要武器，但目前尚無以效應(yīng)子為靶標(biāo)，研發(fā)殺菌劑的先例。然而，本研究發(fā)現(xiàn)稻瘟病菌Magnaporthe oryzae分泌的一種保守效應(yīng)子MoErs1,它能夠靶標(biāo)水稻的半胱氨酸蛋白酶OsRD21，并抑制其酶活，從而干擾OsRD21在水稻免疫中的作用。基于MoErs1-OsRD21的互作模型（下圖），設(shè)計出了二苯醚酯類化合物FY21001，該化合物可以特異性地結(jié)合并抑制MoErs1功能，從而釋放OsRD21在水稻免疫中的作用，抵抗稻瘟病菌的毒害。
效應(yīng)子MoErs1抑制寄主免疫功能的模式圖
該研究突破了傳統(tǒng)殺菌劑創(chuàng)制的局限性，創(chuàng)建了以效應(yīng)子為靶標(biāo)，新型殺菌劑創(chuàng)制的新策略；由于大多數(shù)效應(yīng)子是真菌特有的，在植物中不存在，因此針對這些效應(yīng)子開發(fā)的殺菌劑具有低毒、不易產(chǎn)生抗藥性等特點，符合我國綠色農(nóng)藥創(chuàng)制的發(fā)展需求。
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院劉木星副教授、何波博士和華東師范大學(xué)王芳芳博士為論文共同第一作者，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)張正光教授和上海師范大學(xué)邢維滿教授為共同通訊作者。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)鄭小波教授、崔中利教授、葉永浩教授、張海峰教授參與了該研究。美國路易斯安娜州立大學(xué)Ping Wang教授提供了指導(dǎo)。該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委重點項目和面上項目的資助。
