在20世纪80年代以前，稻曲病零星发生，且通常在水稻丰收年份发生，因此民间又称之为“丰谷病”。近年来，稻曲病的发生广泛分布于亚洲、美洲、非洲、欧洲的四十多个水稻种植国家或地区，特别是在我国发生尤为严重，年均发生面积达4500万亩以上。稻曲病不仅影响水稻产量和稻米品质，而且产生真菌毒素污染危害人畜健康。稻曲病菌在水稻孕穗后期特异侵染水稻花器官，阻止开花受精和种子形成。由于稻曲病发病极其依赖环境条件，利用正向遗传学鉴定稻曲病抗病基因进展缓慢，目前尚缺乏抗性基因资源用于稻曲病抗病育种。
2022年10月17日，实验室王文明教授团队在植物学期刊Molecular Plant（TOP 1区，IF=21.949）上发表了题为“Enhanced production of OsRACK1A, an effector-targeted scaffold protein that promotes OsRBOHB-mediated ROS production, confers rice floral resistance to false smut disease without yield penalty”的研究论文。该论文报道了一种由稻曲病菌胞质效应子介导的致病新机制，并以效应子为分子探针挖掘到一个显著提高稻曲病抗性、同时不影响水稻产量的基因。
该研究发现，稻曲病菌分泌一个细胞质效应子UvCBP1来促进对水稻花器的侵染。从机制上讲，UvCBP1与水稻支架蛋白OsRACK1A相互作用，竞争其与NAPDH氧化酶OsRBOHB的互作，导致OsRBOHB的磷酸化水平降低，从而减少活性氧（ROS）的产生，使水稻感病。尽管自然变异分析没有发现可逃避UvCBP1靶向的OsRACK1A变异体，但OsRACK1A的启动子具有丰富的多态性，且关联分析显示OsRACK1A启动子中一个7873-bp的大片段插入与OsRACK1A的转录水平及稻曲病抗性呈显著负相关。重组自交系群体与单片段代换系的遗传分析也进一步证明了该结果。重要的是，利用转基因手段过表达OsRACK1A不仅能提高水稻对稻曲病的抗性，而且对水稻主要农艺性状和产量没有明显影响。因此，该研究不仅揭示了一种植物花器官病原菌的致病新机理，而且为培育高产抗稻曲病水稻提供了宝贵的遗传资源。
稻曲病菌效应子UvCBP1介导的致病机理与水稻支架蛋白OsRACK1A介导的抗稻曲病机制模式图
西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室的博士后李国邦、硕士生何佳雪和吴金龙、青年教师王贺博士为该论文的共同第一作者，王文明教授和樊晶教授为共同通讯作者。此外，四川农业大学陈学伟教授、李仕贵教授、黄富教授、吴先军教授、徐正君教授等团队为本研究提供了支持。该研究得到了国家自然科学基金、四川省青年科技创新研究团队、四川农业大学双支计划等项目的资助。
全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205222003616
