新华报业·新江苏讯(通讯员 许天颖 记者 苑青青)稻瘟病被称为“水稻癌症”。2月26日,南京农业大学携手上海师范大学在国际学术期刊《自然·植物》发表的一篇论文,提出抑制稻瘟病的新策略。该论文通讯作者、南京农业大学植物保护学院教授张正光说,他们揭示了稻瘟病菌特有的毒性效应蛋白“MoErs1”抑制水稻发挥免疫力的机制,同时基于该机制设计的二苯醚酯类化合物,对稻瘟病具有显著防效。
稻瘟病是一种水稻生产的毁灭性真菌病害,可能发病于水稻的各生育期。据统计,近年来稻瘟病每年给我国造成30亿公斤粮食损失,威胁着我国粮食安全。
目前,施用杀菌剂和利用抗病品种是防控稻瘟病的主要手段。由于靶标数量有限,导致现有药剂作用靶点单一、结构同质化严重。张正光说,病菌关键基因一旦发生突变,便有可能导致药剂活性丧失,因而抗药性风险巨大。“因此,深入解析稻瘟病菌与水稻互作的分子机制,挖掘新的杀菌剂靶标,创制绿色高效低毒杀菌剂,可望为稻瘟病的绿色防控建立新策略。”
为了攻克稻瘟病,张正光率团队钻研了近30年。期间,他们发现,效应蛋白是病原菌向宿主植物——水稻分泌的一种抑制寄主免疫、促进病菌浸染的必要“武器”。2015年,他们成功鉴定到了效应子MoErs1。随后的8年,他们开展了大量的解析,对来自世界各地的几百份稻瘟病菌生理小种进行测序。最终,在与上海师范大学邢维满教授团队的合作下解析了效应子MoErs1的晶体结构,发现它能够靶标水稻的半胱氨酸蛋白酶OsRD21,并抑制其酶活,从而干扰OsRD21在水稻免疫中的作用。
基于效应子与水稻免疫系统互作的模型,他们设计出了一种二苯醚酯类化合物。该化合物能够竞争性地与病菌效应子MoErs1结合,抑制其靶向水稻的OsRD21,从而释放OsRD21在水稻免疫中的作用,抵抗稻瘟病菌侵染,有效控制病害的发生。目前,团队已经完成该化合物的急性毒性、三致毒性和环境毒性等预实验,均为低毒。
这项研究创建了以效应蛋白为靶标的新型杀菌剂创制的新策略。张正光表示,新的研究发现拓展了人们对杀菌剂研发的认知,为我国绿色农药创制开辟了新途径。“围绕这一化合物,我们获得了4件国家授权发明专利,对化合物的骨架进行了保护。目前正在与江苏中旗科技股份有限公司合作开发,近两年有望正式提交农药登记申请。”