禾谷镰孢效应子Cos1促进小麦感病的分子机制

【作者】 田晓霖； 李箐文； 杨洋； 李帆； 姜佳琦； 林杰； 许云； 田凯； 孙逸坤； 康建刚； 江聪； 刘慧泉； 许金荣； 王秦虎；

【机构】 西北农林科技大学植物保护学院； 普渡大学植物与植物病理学系；

【摘要】 由禾谷镰孢(Fusarium graminearum)等真菌引起的赤霉病是小麦的主要病害之一。由于赤霉病直接危害穗部,因此其不仅影响小麦的产量,也可导致籽粒中真菌毒素超标,对食品安全造成极大的威胁。合理利用和布局抗性小麦品种是防治赤霉病最经济最持久的方法。然而,由于赤霉病抗性资源极度匮乏,加之小麦与禾谷镰孢互作机制研究不深,严重制约了赤霉病抗性小麦的培育。在探索禾谷镰孢与小麦互作关键基因的过程中,我们发现一个侵染诱导表达的分泌蛋白基因COS1,其敲除后禾谷镰孢的致病力大幅下降。与野生型相比,敲除突变体接种小麦穗部后有大量的胞内ROS累积,表明Cos1在侵染早期抑制了寄主的胞内防卫反应。与之一致,侵染时期亚细胞定位分析表明Cos1是一个胞内效应子。酵母双杂交筛选、免疫共沉淀等实验均表明Cos1与小麦TaCIP1互作。为了明确TaCIP1在小麦抗赤霉病中的作用,我们构建了其沉默和过表达植株,接种结果表明TaCIP1负调控小麦对赤霉病的抗性。有意思的是,TaCIP1并不影响小麦的主要农艺性状。进一步的分子机制研究表明,Cos1可在线粒体上稳定小麦抗赤霉病负调控子TaCIP1。综上所述,我们发现禾谷镰孢Cos1可通过稳定小麦线粒体蛋白TaCIP1抑制胞内活性氧的产生以促进植物感病,为小麦赤霉病抗性改良提供了新思路。更多还原