廣東
近日，南京農業大學張正光教授團隊在Nature Plants期刊上發表題為“A fungal nuclease effector subverts the chloroplast genome and triggers cell death to promote infection”的研究成果，首次揭示稻瘟病菌通過直接攻擊水稻細胞的“能量心臟”——葉綠體，并破壞其遺傳物質（DNA），來主動觸發細胞死亡，從而完成侵染的“終極一擊”。這項研究顛覆傳統認知，證實稻瘟病菌在侵染后期直接打擊葉綠體這一“核心目標”誘導細胞死亡。該論文第一作者為南京農業大學植物保護學院博士生王金濤，張正光教授與劉昕宇副教授為共同通訊作者。
該研究鑒定出一個名為MoNee6的關鍵效應蛋白。在侵染后期，MoNee6蛋白大量產生，侵入水稻細胞后，能夠精準導航至葉綠體。隨后，它發揮其核酸酶活性，直接切割并降解葉綠體內部的DNA，導致葉綠體的基因表達被全面“熄火”。這相當于切斷了細胞的“能源總部”和“防御指令中心”，最終導致水稻細胞死亡，為病菌的擴展掃清了障礙。
圖1：MoNee6靶向水稻葉綠體降解其基因組促進水稻發病
研究進一步揭示了水稻與病菌之間精妙的“攻防博弈”。水稻并非坐以待斃，其葉綠體內的Clp蛋白酶復合體能夠識別并降解入侵的MoNee6蛋白，構成一道防線。然而，狡猾的病菌展開了“反制”：MoNee6蛋白會反向抑制葉綠體自身編碼的一個關鍵組分OsCLPP1的表達，從而削弱整個Clp蛋白酶的“質檢”能力，成功突破防御。
基于這一精準的機制解析，研究團隊提出了具有創新性的抗病育種策略：將OsCLPP1的“生產指令”從易受攻擊的葉綠體DNA中“轉移”出來，改由細胞核編碼，然后再將生產好的OsCLPP1蛋白“送回”葉綠體工作。這樣，它就繞開了病菌對葉綠體基因組的破壞，恢復Clp蛋白酶活性。實驗證實，這種“迂回補給”策略能顯著增強水稻對稻瘟病的抗性，且不影響其正常生長發育。
圖2：改造Clp蛋白酶，重建葉綠體防御系統以提升水稻抗病性
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41477-026-02276-x
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