Учёные обнаружили иммунно-метаболический центр широкоспектральной устойчивости риса к пирикуляриозу

Производство риса критически важно для глобальной продовольственной безопасности. Однако гриб Magnaporthe oryzae вызывает разрушительное заболевание и огромные потери урожая во всём мире. Использование и селекция риса с широкоспектральной устойчивостью к пирикуляриозу имеет большую ценность для обеспечения мирового производства продовольствия.

В исследовании, опубликованном в Nature, группа под руководством Хэ Цзухуа из Центра передового опыта в области молекулярных наук о растениях Китайской академии наук сообщила о новой иммунно-метаболической регуляторной сети и совершила прорыв в понимании генетического и молекулярного механизма, обеспечивающего широкоспектральную устойчивость риса к возбудителю пирикуляриоза.

В 2017 году группа Хэ идентифицировала ген широкоспектральной устойчивости Pigm. В этом исследовании они впервые обнаружили, что иммунный белок PigmR управляет «гонкой вооружений» с вирулентными эффекторными белками гриба в конкурентном режиме, который зависит от критического метаболического пути производства защитных молекул, синхронизируя базальную защиту (PTI) и расоспецифическую защиту (ETI).

Исследователи сначала идентифицировали новую деубиквитиназу растений, PICI1, как иммунный центр для PTI и ETI в рисе. PICI1 деубиквитинирует и стабилизирует метионинсинтетазы, активируя иммунитет, опосредованный метионином, главным образом через биосинтез защитного фитогормона этилена. Однако PICI1 становится мишенью для деградации вирулентными эффекторами гриба, чтобы ослабить иммунитет. В свою очередь, NLR-иммунные рецепторы, такие как PigmR, защищают PICI1 от эффектор-опосредованной деградации, чтобы перезапустить метионин-этиленовый каскад, который обеспечивает иммунитет растений.

Таким образом, они раскрыли ранее неизвестную «гонку вооружений», опосредованную иммунными белками растения-хозяина с патогенами, которая защищает биосинтез первичных метаболитов и работу иммунитета у растений.

Кроме того, исследователи обнаружили, что естественная вариация PICI1 вносит вклад в различия в устойчивости к пирикуляриозу в полевых условиях между подвидами риса indica и japonica, что предоставляет потенциальную мишень для селекции на широкоспектральную устойчивость к пирикуляриозу у сельскохозяйственных культур.