【摘 要】
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植物病害一直是威胁国家粮食安全的重要因素;病害不仅可以造成作物产量的减少,而且还会降低农产品的质量,从而危害国民经济发展。其中灰霉病（Gray mold）和玉米南方锈病（Southern corn rust,SCR）是当前农业生产中重要病害。利用抗病基因培育抗病品种是防治灰霉病和南方锈病最经济有效的方法。而抗病分子机制解析是利用抗病基因培育抗病品种的前提和基础。但是,植物对灰霉病和南方锈病的抗病分
【基金项目】
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国家重点研发计划（2016YFD0101002）； 国家自然科学基金（31571676,31761143008,32072007）； 中组部青年千人计划；
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植物病害一直是威胁国家粮食安全的重要因素;病害不仅可以造成作物产量的减少,而且还会降低农产品的质量,从而危害国民经济发展。其中灰霉病（Gray mold）和玉米南方锈病（Southern corn rust,SCR）是当前农业生产中重要病害。利用抗病基因培育抗病品种是防治灰霉病和南方锈病最经济有效的方法。而抗病分子机制解析是利用抗病基因培育抗病品种的前提和基础。但是,植物对灰霉病和南方锈病的抗病分子机制的研究还很匮乏。前期研究已知:植物通过ATG18a蛋白正向调控细胞自噬途径增强植物对灰霉病的抗病性;但是,植物如何利用调控ATG18a在细胞自噬和抗病反应的分子机制尚不清楚。本研究中,通过质谱分析确定了ATG18a的五个氨基酸位点（Thr241,Ser328,Ser344,Ser361,Thr387）被磷酸化修饰。ATG18a的磷酸化修饰抑制灰霉病菌诱导的细胞自噬水平和植物对灰霉病菌的抗病性;而ATG18a蛋白的去磷酸化能有效促进灰霉病菌诱导的细胞自噬水平和植物对灰霉病菌的抗病性。此外,BAK1与ATG18a互作并直接负责ATG18a蛋白的四个位点（Thr241,Ser328,Ser361,Thr387）的磷酸化修饰。突变BAK1基因增强植物自噬信号途径和对灰霉病的抗病性。总之,本研究揭示了植物利用BAK1对ATG18a进行磷酸化修饰,从而达到对细胞自噬水平和抗病性的精细调控,为深入解析了植物对死体营养型真菌的抗病分子机制,为利用基因编辑改良ATG18a基因培育优良抗病品种提供了理论依据。前期研究克隆了玉米广谱抗南方锈病NLR基因Rpp K,但是其广谱抗南方锈病的分子机制还不清楚。本研究通过大规模原生质体筛选实验从南方锈病病原菌P.polysora中鉴定Rpp K识别的效应因子Avr Rpp K。基于测序分析发现:Avr Rpp K基因在所有的分离菌株中都广谱存在,且其DNA序列100%保守;此外,在玉米中表达Avr Rpp K基因能够有效抑制几丁质激活的PTI反应。由此证实,Avr Rpp K蛋白是P.polysora的核心效应因子。鉴于Rpp K基因的广谱抗南方锈病的抗病功能和Avr Rpp K基因的核心效应蛋白特性,本研究证实了:识别核心效应子的单个NLR基因足以成功地赋予作物育种中对特定病原菌的广谱抗性。综上所述,植物抗病分子机制的解析不但增进我们对植物-病原菌互作的理解而且为抗病遗传改良提供了新基因、新材料和新的理论支撑。
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