综述:揭示水稻与稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)的宿主-病原体互作关系

【字体: 时间:2025年09月16日 来源:Physics of Life Reviews 14.3

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  本综述系统解析了水稻与稻瘟病菌(M. oryzae)的分子互作机制,涵盖病原体识别、免疫激活(PTI/ETI)、激素调控及次生代谢产物防御等关键环节,并探讨CRISPR/Cas9和组学技术在该领域的应用前景,为开发可持续抗病策略提供理论支撑。

  

稻瘟病菌的侵染武器:附着胞

稻瘟病菌通过附着胞这一特殊结构突破水稻表皮屏障。当孢子接触水稻叶片时,会形成富含黑色素和甘油的穹顶状附着胞,产生高达8.0MPa的膨压,机械穿透植物角质层。侵入钉随后形成侵染菌丝(IH),在24-36小时内扩散至邻近细胞,72-96小时后显现典型病斑并产生新孢子。

水稻的防御体系

水稻通过双层免疫系统抵御侵染:

  1. 1.

    模式触发免疫(PTI):识别病原体相关分子模式(PAMPs),激活MAPK级联反应

  2. 2.

    效应子触发免疫(ETI):由NLR受体识别效应蛋白触发超敏反应

  3. 3.

    激素调控:水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)通路协同调控防御基因

  4. 4.

    次生代谢物:植保素和酚类化合物直接抑制病原生长

小RNA与蛋白质组的动态博弈

稻瘟病菌分泌的效应蛋白(如AVR-Pik)可干扰宿主RNA干扰通路,而水稻则通过miRNA调控防御相关基因表达。蛋白质组学研究揭示,侵染后72h内宿主激酶活性显著变化,涉及活性氧(ROS)爆发和细胞壁重塑。

未来研究方向

  1. 1.

    效应蛋白与宿主靶标互作的结构解析

  2. 2.

    表观遗传调控在抗病中的作用

  3. 3.

    合成生物学设计广谱抗病模块

  4. 4.

    田间条件下抗性基因的持久性评估

结论

整合多组学数据和基因编辑技术,将加速水稻抗稻瘟病品种的培育。理解宿主-病原体"军备竞赛"的分子基础,是实现绿色防控的关键突破点。

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