稻熱病菌（Magnaporthe oryzae）的致病機制

 

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稻熱病（rice blast）是由稻熱病菌（Magnaporthe oryzae）造成，稻熱病菌目前不但能感染水稻，也會感染小麥、大麥等。稻熱病感染每年摧毀了可供超過6000萬人食用的水稻，目前已知85個國家有稻熱病發生。

最近的研究發現，稻熱病菌會分泌一個蛋白 MoSPAB1 。這個蛋白質會與水稻的 Bsr-d1 啟動子（promoter）結合並促進其相關基因表現，從而提高稻熱病的感染效率。

研究團隊發現，MoSPAB1 與 Bsr-d1 啟動子結合並促進其相關表現。由於在沒有稻熱病菌時，MYBS1 會與 Bsr-d1 啟動子結合並抑制 Bsr-d1 的表現，這種相反的作用模式引起了研究團隊的注意，他們認為可能存在一種直接的相互作用機制，導致這兩種蛋白競爭性地結合到同一個啟動子上。

為了測試這一假設，研究團隊首先進行了酵母雙雜交實驗，以確定 MoSPAB1 和 MYBS1 是否直接互動。實驗結果顯示，這兩種蛋白之間並未存在著直接的相互作用。這個結果促使他們進一步調查 MoSPAB1 和 MYBS1 是否以競爭方式與 Bsr-d1 啟動子結合。

為了測試他們對 Bsr-d1 啟動子的結合能力，研究者們將純化的 His-MoSPAB1ΔSP 和 GST-MYBS1 蛋白與生物素化的 Bsr-d1 啟動子混合，然後拉下生物素化的啟動子，並進行檢測。

結果發現，儘管 MoSPAB1 與 Bsr-d1 啟動子的結合可能略強於 MYBS1，但它們對 Bsr-d1 啟動子的結合主要是獨立的。進一步的Dual-LUC實驗顯示，添加 MoSPAB1 顯著增加了來自 Bsr-d1 啟動子的 LUC 表達，而添加 MYBS1 則顯著降低了 LUC 表達。當 MoSPAB1 和 MYBS1 同時添加時，大部分 MoSPAB1 對 Bsr-d1 啟動子的增強效應被取消了。這些結果顯示，稻瘟病菌的 MoSPAB1 和水稻的 MYBS1 競爭性地控制 Bsr-d1 表達。

Bsr-d1 啟動子與水稻中的幾個過氧化物酶基因（LOC_Os05g04470、LOC_Os10g39170 和 LOC_Os01g73170）有關。這些過氧化物酶參與了過氧化氫的分解，進而影響水稻對病原菌的敏感性。在沒有稻熱病菌感染的情況下，水稻會利用轉錄因子 MYBS1 抑制 Bsr-d1 基因的表達，以抵抗稻熱病菌的侵染。因此，Bsr-d1 基因在水稻對抗稻熱病菌感染的過程中扮演著關鍵角色。

另外，研究團隊指出，對於 MoSPAB1 蛋白而言，與 Bsr-d1 啟動子結合所必需的特定區域是它的胺基酸序列中的 103 至 123 號氨基酸。

這些發現顯示了一種新的病原菌與寄主互動的機制，並為防治稻熱病提供了新的思維。

參考文獻：

Zhu, Z., Xiong, J., Shi, H. et al. Magnaporthe oryzae effector MoSPAB1 directly activates rice Bsr-d1 expression to facilitate pathogenesis. Nat Commun 14, 8399 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-44197-9