稻瘟菌转座子MoTE-1驱动稻瘟菌突变的分子机理解析

Rice cultivars typically become ineffective within 2-3 years due to losing of .resistance to the rice blast fungal pathogen Magnaporthe oryzae, causing huge losses for rice production. Dissection of the molecular mechanism underlying M.oryzae rapid genome mutations will provide us new knowledge for rice resistance breeding. Previously published studies indicated that the translocations of the transposons may be one of the major sources for genome variations and rapid adaption to different host and environment conditions, however, the mechanism is still largely unknown. We recently identified an active transposon, named MoTE-1. Genome re-sequencing data indicated that MoTE-1 may play an important role in M. oryzae mutations. The transcriptome analysis showed that the expression of the MoTE-1ase gene is significantly induced in incompatible reaction compared with the compatible reaction. Based on the above results, in this project, we proposed to screen for the MoTE-1 binding and MoTE-1ase interacting proteins using yeast one hybrid and yeast two hybrid systems, respectively, and study their functions associated with the MoTE-1. A better understanding of the mechanism of M.oryzae mutation driven by MoTE-1 from this project will provide new knowledge and strategies for rice blast disease control.

抗稻瘟病品种推广栽培2-3年就容易丧失抗性，为水稻育种和生产带来巨大损失，明确稻瘟菌快速克服水稻抗性的机理对水稻育种具有重要的理论指导意义。研究表明转座子的转位造成的突变是稻瘟菌快速克服水稻抗性的主要突变来源，目前对抗性压力下转座子驱动稻瘟菌快速突变的机理尚不清楚。前期工作中，基于稻瘟菌基因组重测序数据，我们发现稻瘟菌中一类非常活跃的转座子MoTE-1在稻瘟菌基因突变中起重要作用，进一步转录组数据分析发现MoTE-1中包含的一个转座酶基因（MoTE-1ase）能响应水稻与稻瘟菌抗性不亲和互作环境而显著上调表达。基于上述工作基础，本项目将结合酵母单、双杂交技术筛选稻瘟菌中与MoTE-1相关的蛋白，并且明确这些蛋白在MoTE-1响应水稻～稻瘟菌不亲和互作过程中的作用，以期揭示MoTE-1响应水稻～稻瘟菌不亲和互作环境而提高其突变稻瘟菌效率的分子机理。预期研究结果将为可持续控制稻瘟病提供新思路。

本项目发现了稻瘟菌转座子MoTE-1能通过感应稻瘟菌与寄主的互作环境而调节自身的活性水平，揭示了转座子促进稻瘟菌突变的分子机理（除目前已发表论文，后期还有一篇主要论文正在撰写）。同时，通过对水稻广谱抗病性进行分析，从水稻资源中克隆到水平抗性基因PiPR1。研究总体取得了阶段性进展，在本项目的支持下，培养博士研究生一名（在读），硕士研究生2名。 主持人以第一作者/并列第一者通讯作者/并列通讯作者发表相关研究论文（Research artical）3篇，均为SCI，JCR分区均为1区期刊，其中两篇为第一标注资助，一篇为第二标注资助。三篇论文如下：（1） a novel method for identifying polymorphic transposable elements via scanning of high-throughput short reads，DNA research，遗传学专业核心期刊, 5年IF=5.5；（2）A Genome-Wide Association Study of Field Resistance to Magnaporthe Oryzae in Rice，Rice，作物学核心期刊5年IF=4.5；（3）Genome-wide association study identifies an NLR gene that confers partial resistance to Magnaporthe oryzae in rice，Plant Biotechnology Journal，植物学核心期刊5年IF=6.8。 其中第一篇文章主要工作被第二届国际遗传学大会邀请做分会报告（西安，2017年），第2篇文章主要工作被第七届国际稻瘟病大会主席Hei Leung邀请做大会报告（国际水稻所，马尼拉2016年）。