又一篇!南京农业大学《Nature》子刊发表颠覆传统认知论文!揭示稻瘟病菌靶向叶绿体的新致病机制

2026-05-09 08:11:51

2026年3月23日，南京农业大学植物保护学院张正光教授团队在国际权威学术期刊《Nature Plants》在线发表题为“Rice false smut fungus hijacks rice lipid signaling to manipulate floret development and immunity”的研究论文，该研究揭示了稻曲病菌通过分泌效应蛋白“劫持”水稻脂质信号操控小花发育和免疫的精妙机制，不仅为理解植物生殖发育与免疫的交叉对话提供了全新视角，更为稻曲病的绿色防控提供了重要的理论基础和潜在靶标。

2026年4月13日，南京农业大学张正光教授团队在国际权威期刊Nature Plants发表题为A fungal nuclease effector subverts the chloroplast genome and triggers cell death to promote infection的研究论文，首次揭示稻瘟病菌通过直接攻击水稻细胞的“能量心脏”——叶绿体，并破坏其遗传物质（DNA），来主动触发细胞死亡，从而完成侵染的“终极一击”。这项研究颠覆传统认知，证实稻瘟病菌在侵染后期直接打击叶绿体这一“核心目标”诱导细胞死亡。

在植物与病原真菌这场旷日持久的“军备竞赛”中，宿主细胞何时死亡、如何死亡，往往是决定战局走向的关键转折点。稻瘟病作为全球水稻的“头号杀手”，其致病机制研究以往多聚焦于病原菌如何“干扰”宿主免疫信号，而它能否“直接下令”摧毁宿主细胞，一直缺乏明确的科学阐释。

该研究鉴定出一个名为MoNee6 的关键效应蛋白（可理解为病菌的“特制导弹”）。在侵染后期，MoNee6蛋白大量产生，侵入水稻细胞后，能够精准导航至叶绿体（图1b, c）。随后，它发挥其核酸酶（可理解为“分子剪刀”）活性，直接切割并降解叶绿体内部的DNA（图1d），导致叶绿体的基因表达被全面“熄火”（图1e）。这相当于切断了细胞的“能源总部”和“防御指令中心”，最终导致水稻细胞死亡（图1a），为病菌的扩展扫清了障碍（图1f）。

图1：MoNee6靶向水稻叶绿体降解其基因组促进水稻发病

研究进一步揭示了水稻与病菌之间精妙的“攻防博弈”。水稻并非坐以待毙，其叶绿体内的 Clp蛋白酶复合体（可视为细胞的“质检与回收站”）能够识别并降解入侵的MoNee6蛋白，构成一道防线。然而，狡猾的病菌展开了“反制”：MoNee6蛋白会反向抑制叶绿体自身编码的一个关键组分 OsCLPP1 的表达，从而削弱整个Clp蛋白酶的“质检”能力，成功突破防御。

基于这一精准的机制解析，研究团队提出了具有创新性的抗病育种策略：将OsCLPP1的“生产指令”从易受攻击的叶绿体DNA中“转移”出来，改由细胞核编码，然后再将生产好的OsCLPP1蛋白“送回”叶绿体工作（图2a）。这样，它就绕开了病菌对叶绿体基因组的破坏，恢复 Clp 蛋白酶活性。实验证实，这种“迂回补给”策略能显著增强水稻对稻瘟病的抗性，且不影响其正常生长发育（图2b）。