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我校在“植物疫苗”綠色防控作物病害方面取得新進展

核心提示: 近日,我校姜道宏教授團隊以封面論文在Molecular Plant在線發表論文,報道了真菌病毒SsHADV-1將死體營養型病原真菌核盤菌轉變為可以和油菜互利共生的內生真菌,並促進油菜生長和增強油菜抗病性。《紐約時報》針對該研究對姜道宏教授進行了專訪。

圖2. 《The New Nork Times》專訪截圖

《紐約時報》對姜道宏教授的專訪

南湖新聞網訊(通訊員 張洪祥)近日,我校農業微生物學國家重點實驗室、植物科學技術學院姜道宏教授團隊以封面論文在Molecular Plant在線發表題為“A 2 Kb mycovirus converts a pathogenic fungus into beneficial endophyte for Brassica crop protection and yield enhancement”的論文,報道了真菌病毒SsHADV-1將死體營養型病原真菌核盤菌轉變為可以和油菜互利共生的內生真菌,並促進油菜生長和增強油菜抗病性,真菌病毒將“敵人”轉變為“朋友”。同時,《紐約時報》(The New Nork Times)針對該研究發表了題為“Infected by a Virus, a Killer Fungus Turns Into a Friend”的對姜道宏教授的專訪。

核盤菌是一種寄主範圍十分廣泛的病原真菌,由其引起的菌核病是包括油菜、大豆和向日葵以及多種蔬菜在內的作物上的毀滅性病害。核盤菌在侵染初期分泌小分子蛋白、草酸、細胞壁降解酶類殺死寄主細胞、抑制寄主的抗性,並從死亡的細胞中吸取營養,是典型的死體營養型真菌。SsHADV-1是姜道宏教授團隊早期報道首例真菌DNA病毒,它侵染能力強,提純後的病毒粒子可直接侵染核盤菌菌絲,其傳播不受核盤菌非我識別機制的限制,而且可以驅使噬真菌昆蟲作為傳播介體,是極具生物防治潛力的真菌病毒(Yu et al., 2010; Yu et al., 2013; Liu et al., 2016)。

圖1. (A-C)攜帶病毒SsHADV-1的核盤菌在油菜根內生長(14 dpi)及(D)不攜帶病毒的核盤菌在油菜根部生長(48 hpi)。圖片示在油菜上生長的菌絲。

(A-C)攜帶病毒SsHADV-1的核盤菌在油菜根內生長(14 dpi)及(D)不攜帶病毒的核盤菌在油菜根部生長(48 hpi)。

SsHADV-1改變了核盤菌的基因表達模式。在侵入油菜時,攜帶病毒的核盤菌植物細胞壁降解酶和分泌蛋白等致病因子相關基因的表達顯著下調,但複合附着胞形成相關基因表達水平基本沒有變化。同時,攜帶病毒的核盤菌在油菜上生長時可以調控油菜中抗病相關基因的上調錶達及晝夜節律調節相關基因的下調錶達。攜帶病毒的核盤菌可以顯著促進油菜生長及提高其抗病能力。田間試驗證明在油菜上噴施DT-8菌絲液可以顯著抑制菌核病的危害和並提高油菜籽的產量。

基於真菌病毒將病原真菌轉變為促進植物生長和抗病這一現象的發現,本研究提出了“植物疫苗”這一全新的真菌病害防治理念。將那些攜帶真菌病毒且喪失致病力,但可在植物上生長的真菌菌株作為植物疫苗,把它接種到植物上不僅可以提高植物的抗病能力,而且還可以向田間釋放有益的真菌病毒,誘發病原真菌羣體致病力衰退。其他作物病原真菌中同樣存在類似特性的真菌病毒,因此,這種防病策略對其他作物真菌病害也將有重要參考意義。

在自然界,植物中存在大量的內生真菌,但其起源及形成機制並不清楚。該研究指出了真菌病毒可能是內生真菌形成的重要因子之一,在植物與真菌互作中扮演不可忽視的角色。

我校農業微生物學國家重點實驗室博士研究生張洪祥為論文第一作者,姜道宏教授為論文通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金(31430070)、國家重點研發計劃(2017YFD0200602)和現代農業產業技術體系建設專項(CARS-12)的資助。

審核人:謝甲濤

論文連接://www.cell.com/molecular-plant/pdfExtended/S1674-2052(20)30293-8

《紐約時報》採訪報道://www.nytimes.com/2020/09/29/science/virus-fungi-farming.html

責任編輯:徐行