【前沿资讯】水稻平衡抗病和耐热性的机制研究取得进展

中国科学院分子植物科学卓越创新中心联合云南大学生命科学中心、中国科学院遗传与发育生物学研究所完成的一项研究，揭示了OsSGS3-tasiRNA-OsARF3模块平衡水稻耐热性和抗病性的机制。研究结果已发表于《Nature Communications》。

在栽培过程中，水稻常受到各种生物及非生物胁迫的危害。其中，由真菌Magnaporthe oryzae引起的稻瘟病和由细菌Xanthomonas oryzae pv. oryzae（Xoo）引起的白叶枯病，可引起水稻大幅度减产，是全球粮食安全的隐患。

该研究通过诱变水稻筛选获得了一个对温度敏感的突变体tsp（thermosensitive abnormal palea）。该突变体在田间高温下表现出颖壳发育异常且产量严重降低的表型。研究通过图位克隆结合重测序的方法鉴定了该突变基因为OsSGS3a，编码了拟南芥AtSGS3的同源蛋白。研究通过小分子RNA测序联合转录组测序发现，OsSGS3a介导反式作用siRNA中的tasiR-ARF的生物合成，进而负调控其靶基因OsARF3的表达。进一步研究发现，高温导致OsSGS3蛋白的降解，与此前研究发现AtSGS3蛋白对高温的响应促进生殖生长而抑制抗病性在蛋白动态上一致，但抗病上相反，暗示SGS3蛋白丰度受高温调控可能是保守的机制，与单双子叶植物抗病表型不一样。OsSGS3a/b突变体对高温更为敏感，而过表达材料则表现出更耐高温的表型。此外，OsSGS3a突变体表现出对水稻稻瘟病和白叶枯病更强的抗病性，而OsSGS3a/b的过表达材料对白叶枯病的抗性减弱，暗示着OsSGS3正调控水稻的耐热性但负调控其抗病性。研究发现，tasiR-ARF的靶标OsARF3a/3b/la/lb可能通过调控活性氧稳态平衡水稻的抗热性和抗病性。该研究揭示了OsSGS3-tasiRNA-OsARF3模块通过正调控耐热性但负调控植物免疫从而平衡水稻的生物胁迫响应和高温应答的分子机制。这项成果加深了科学家对植物逆境响应机制的认知，并为作物的高产多抗性状改良提供了新的思路与技术途径。

摘录来源：中国科学院