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我校在“植物疫苗”绿色防控作物病害方面取得新进展

核心提示: 近日,我校姜道宏教授团队以封面论文在Molecular Plant在线颁发论文,报道了真菌病毒SsHADV-1将死体营养型病原真菌核盘菌转变为可以和油菜互利共生的内生真菌,并促进油菜生长和增强油菜抗病性。《纽约时报》针对该研究对姜道宏教授进行了专访。

图2. 《The New Nork Times》专访截图

《纽约时报》对姜道宏教授的专访

南湖天游娱乐主管网讯(通讯员 张洪祥)近日,我校农业微生物学国家重点实验室、植物科学技术学院姜道宏教授团队以封面论文在Molecular Plant在线颁发题为“A 2 Kb mycovirus converts a pathogenic fungus into beneficial endophyte for Brassica crop protection and yield enhancement”的论文,报道了真菌病毒SsHADV-1将死体营养型病原真菌核盘菌转变为可以和油菜互利共生的内生真菌,并促进油菜生长和增强油菜抗病性,真菌病毒将“敌人”转变为“伴侣”。同时,《纽约时报》(The New Nork Times)针对该研究颁发了题为“Infected by a Virus, a Killer Fungus Turns Into a Friend”的对姜道宏教授的专访。

核盘菌是一种寄主范围十分广泛的病原真菌,由其引起的菌核病是包罗油菜、大豆和向日葵以及多种蔬菜在内的作物上的毁灭性病害。核盘菌在侵染初期分泌小分子蛋白、草酸、细胞壁降解酶类杀死寄主细胞、按捺寄主的抗性,并从死亡的细胞中吸取营养,是典型的死体营养型真菌。SsHADV-1是姜道宏教授团队早期报道首例真菌DNA病毒,它侵染能力强,提纯后的病毒粒子可直接侵染核盘菌菌丝,其传播不受核盘菌非我识别机制的限制,并且可以驱使噬真菌昆虫作为传播介体,是极具生物防治潜力的真菌病毒(Yu et al., 2010; Yu et al., 2013; Liu et al., 2016)。

图1. (A-C)携带病毒SsHADV-1的核盘菌在油菜根内生长(14 dpi)及(D)不携带病毒的核盘菌在油菜根部生长(48 hpi)。图片示在油菜上生长的菌丝。

(A-C)携带病毒SsHADV-1的核盘菌在油菜根内生长(14 dpi)及(D)不携带病毒的核盘菌在油菜根部生长(48 hpi)。

SsHADV-1改变了核盘菌的基因表达模式。在侵入油菜时,携带病毒的核盘菌植物细胞壁降解酶和分泌蛋白等致病因子相关基因的表达显著下调,但复合附着胞形成相关基因表达水平基本没有变化。同时,携带病毒的核盘菌在油菜上生长时可以调控油菜中抗病相关基因的上调表达及昼夜节律调节相关基因的下调表达。携带病毒的核盘菌可以显著促进油菜生长及提高其抗病能力。田间试验证明在油菜上喷施DT-8菌丝液可以显著按捺菌核病的危害和并提高油菜籽的产量。

基于真菌病毒将病原真菌转变为促进植物生长和抗病这一现象的发现,本研究提出了“植物疫苗”这一全新的真菌病害防治理念。将那些携带真菌病毒且丧失致病力,但可在植物上生长的真菌菌株作为植物疫苗,把它接种到植物上不仅可以提高植物的抗病能力,并且还可以向田间释放有益的真菌病毒,诱发病原真菌群体致病力衰退。其他作物病原真菌中同样存在类似特性的真菌病毒,因此,这种防病策略对其他作物真菌病害也将有重要参考意义。

在自然界,植物中存在大量的内生真菌,但其起源及形成机制并不清楚。该研究指出了真菌病毒可能是内生真菌形成的重要因子之一,在植物与真菌互作中扮演不成忽视的角色。

我校农业微生物学国家重点实验室博士研究生张洪祥为论文第一作者,姜道宏教授为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(31430070)、国家重点研发计划(2017YFD0200602)和现代农业产业技术体系建设专项(CARS-12)的帮助。

审核人:谢甲涛

论文连接:https://www.cell.com/molecular-plant/pdfExtended/S1674-2052(20)30293-8

《纽约时报》采访报道:https://www.nytimes.com/2020/09/29/science/virus-fungi-farming.html

责任编纂:徐行