来点光照,水稻对稻瘟病菌免疫力就能提高

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来点光照,水稻对稻瘟病菌免疫力就能提高

科技日报南京8月13日电 (金凤 通讯员许天颖)稻瘟病是水稻生产上的毁灭性病害,严重时颗粒无收。该病害在阴雨连绵、光照不足时常常会大爆发,但是其机制至今仍不清楚。13日,笔者从南京农业大学张正光课题组获悉,研究人员发现有些水稻品种在光照较弱时,稻瘟病发病严重,而光照强时,则发病弱。这与水稻体内一种名为LHCB5的基因有关。该成果发表在《美国科学院院报》上。

研究人员介绍,在光照条件下,LHCB5响应稻瘟病菌的侵染,发生磷酸化,加速向叶绿体中积累,形成三聚体,不再与电子转运相关蛋白PsbS结合,导致电子转运速率下降。大量的电子在叶绿体中积累,与氧气结合,诱发叶绿体中活性氧的迸发,激活抗病相关基因的表达,从而调控水稻对稻瘟病菌的抗性。

研究表明,水稻体内有一种专门负责吸收和传递光能的水稻捕光复合体家族,其成员之一是LHCB5基因。正常情况下,LHCB5基因会跟他的工作伙伴——一种电子转运相关蛋白PsbS,一起在叶绿体中组团工作。团队发现,在光照条件下,稻瘟病菌入侵水稻时,LHCB5基因的第24位苏氨酸发生磷酸化,给水稻体内拉起“战时警报”。

张正光介绍,水稻“战时警备”状态下,LHCB5基因会一反常态,加速向叶绿体中积累,撇开老朋友PsbS,自身以“三人特别行动队”——三聚体的方式快速聚合。大量特别行动队在叶绿体中快速集合“巡逻”和“戒严”,导致叶绿体正常的电子行动不便,转运速率下降,这些电子在叶绿体中大量积累,就找到氧气合作,诱发叶绿体中活性氧的迸发,唤醒了叶绿体内的专门的抗病相关基因,从而提高了水稻对稻瘟病菌的反抗能力。

该研究同时分析了3000份水稻种质资源,发现LHCB5基因的启动子区域存在丰富的多态性位点SNPs,不同的SNPs决定着LHCB5基因转录水平的高低,并且在粳稻和籼稻品种中存在明显分化,粳稻中LHCB5基因的转录水平显著高于籼稻品种。


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