水稻是人类最主要的粮食作物，生产中面临稻瘟病、稻曲病、纹枯病、白叶枯病等的危害。其中，稻曲病是水稻生产中最严重的花期病害，不仅造成稻米产量损失，且稻曲球中产生的毒素对动物细胞具有毒性和致畸作用，严重威胁人畜健康。在我国，稻曲病发生尤为严重，年均发生面积4500万亩、减产量超过1.5亿公斤。培育抗稻曲病品种被认为是目前最经济有效的防治措施，但现阶段抗稻曲病品种和基因资源严重缺乏。因此，深入解析稻曲病菌与水稻的互作机理，可以为培育水稻抗稻曲病品种提供理论依据和重要基因资源。
2023年9月16日，安徽农业大学植物保护学院陈晓洋/潘月敏团队在植物学知名期刊《Plant Biotechnology Journal》上在线发表了题为“Ustilaginoidea virens-secreted effector Uv1809 suppresses rice immunity by enhancing OsSRT2-mediated histone deacetylation”的研究论文，研究揭示了稻曲菌分泌效应子操纵水稻组蛋白去乙酰化抑制寄主免疫的分子机制。
研究表明，稻曲菌效应子Uv1809在侵染过程中显著上调表达，敲除Uv1809可显著降低稻曲菌致病力。同时在水稻中外源表达Uv1809可降低水稻对稻曲病、稻瘟病和水稻白叶枯病的抗病性，而靶向Uv1809进行寄主诱导的基因沉默则增强水稻的抗病能力。为解析Uv1809的致病机制，通过酵母双杂交库筛选到了与其互作的蛋白水稻组蛋白去乙酰化酶OsSRT2。采用Y2H、Co-IP、GST pull-down以及BiFC进一步证明了Uv1809与OsSRT2在细胞核中互作。使用CRISPR-cas9技术对OsSRT2基因编辑，发现ossrt2突变体不会影响水稻的生长发育和产量，但对稻曲病、稻瘟病、纹枯病和白叶枯病的抗性增强，表明OsSRT2负调控水稻的广谱抗病性。此外，通过一系列体内、体外生化试验证明OsSRT2主要调控组蛋白H4K5/8位点的去乙酰化修饰，而Uv1809则通过与OsSRT2互作增强其酶活性。进一步通过ChIP-seq和RNA-seq联合分析表明OsSRT2主要通过调控抗病相关基因的组蛋白H4K5/8乙酰化修饰来调控这些抗病基因表达，从而最终影响水稻的免疫。
稻曲菌效应子Uv1809操纵水稻组蛋白去乙酰化酶OsSRT2介导的H4K5/8ac
稻曲菌效应子Uv1809的致病分子模型
综上所述，稻曲菌通过分泌效应子Uv1809进入寄主细胞，靶向水稻中的组蛋白去乙酰化酶OsSRT2，并增强了OsSRT2去乙酰化活性，从而抑制水稻组蛋白H4K5/8乙酰化修饰水平，进而干扰防御基因的激活和寄主免疫。研究中获得的水稻广谱抗病性负调控因子OsSRT2，对于培育水稻广谱抗病品种具有重要的科学应用潜力。
安徽农业大学植物保护学院陈晓洋教授为论文第一作者，潘月敏教授为通讯作者。华中农业大学黄俊斌教授、郑露副教授和陈小林教授指导了该项工作。团队其他成员也参与了部分研究，该研究得到国家自然科学基金的资助。
