近年来，植原体（Phytoplasma）在水稻中的传播已成为全球农业的重大挑战。近期，澳门·威尼斯人吴建国教授团队在国际权威期刊Plant Physiology（植物生理学）发表题为：“Virulence effectors encoded in the rice yellow dwarf phytoplasma genome participate in pathogenesis”（水稻黄萎病植原体基因组编码的毒力效应子参与致病机制）的研究论文。该研究利用PacBio HiFi测序技术，成功解码了水稻黄萎病植原体（Rice Yellow Dwarf phytoplasma, RYDP）的全基因组序列，并揭示了该病原体如何通过其效应蛋白破坏水稻的正常发育，进而导致严重的产量和经济损失。
分子机制解析：基因组结构与致病基因表达变化
通过基因组分析，研究团队详细解析了HN2022菌株的基因组结构，该基因组由511,268个碱基组成，GC含量为20.25%，显示了水稻黄萎病植原体基因组的退化特征。基因组中还存在多个潜在移动单元（PMUs），这些PMUs可能是推动植原体在不同宿主中传播和重组的重要驱动力。研究还结合转录组和microRNA分析，揭示了感染RYDP的水稻叶片中，多个涉及分蘖、抗性、花粉活力和光合作用效率相关基因发生显著表达变化，这些基因的异常表达加剧了水稻黄萎病的致病进程。
突破性发现：关键效应蛋白的致病机制解析
该研究发现了两个关键的毒力效应蛋白——RY348和RY378，并详细解析了其致病机制。RY348是一个小型分泌蛋白，通过破坏水稻中关键的MADS-box转录因子，导致花粉不育，直接影响水稻的生殖系统。RY378则通过干扰独脚金内酯（Strigolactone）和生长素（Auxin）信号通路，显著增加水稻的分蘖数量。研究表明RY378能够下调水稻中控制分蘖的基因表达，显著增强水稻的分枝能力，甚至在模式植物烟草（Nicotiana benthamiana）中也引发了类似的病害症状。
挑战与未来：新的农业保护策略
自20世纪初水稻黄萎病首次发现以来，一直困扰着亚洲的水稻生产。受感染的水稻植株呈现明显的黄色叶片、矮化分蘖增多，不能正常结实等病害症状，严重影响产量，甚至导致绝收。该研究揭示了RY348和RY378效应蛋白在水稻发育中的病理作用，为深入理解水稻黄萎病的分子机制提供了重要线索，并为开发抗病水稻品种奠定了理论基础。澳门·威尼斯人的研究团队正在积极推进这些效应蛋白在水稻中的转基因实验，进一步揭示它们的具体作用机制，并通过分子育种技术培育抗病水稻品种，为全球粮食安全提供坚实的科技支撑。
本文的通讯作者为澳门·威尼斯人的吴建国教授和张帅副教授。张帅副教授、博士生甘鹏以及已毕业博士生谢慧婷（现任广西省农科院副研究员）为共同第一作者。特别感谢云南省农业科学院的张仲凯研究员和广西大学的张积森教授在本研究中所作出的重要贡献。同时，感谢台湾中兴大学杨俊逸教授提供的建设性反馈和宝贵建议。本研究得到了国家杰出青年科学基金项目、海南种子实验室、中国种子集团以及福建省重大专项项目的资助。
原文链接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article-abstract/doi/10.1093/plphys/kiae601/7885176?redirectedFrom=fulltext