稻瘟病是水稻生產(chǎn)上的毀滅性病害，嚴(yán)重時(shí)顆粒無(wú)收。該病害在陰雨連綿、光照不足時(shí)常常會(huì)大爆發(fā)，但是其機(jī)制至今仍不清楚。13日，筆者從南京農(nóng)業(yè)大學(xué)張正光課題組了解到，研究人員發(fā)現(xiàn)有些水稻品種在光照較弱時(shí)，稻瘟病發(fā)病嚴(yán)重，而光照強(qiáng)時(shí)，則發(fā)病弱。這與水稻體內(nèi)一種名為L(zhǎng)HCB5的基因有關(guān)。該成果發(fā)表在《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》上。

       研究人員介紹，在光照條件下，LHCB5響應(yīng)稻瘟病菌的侵染，發(fā)生磷酸化，加速向葉綠體中積累，形成三聚體，不再與電子轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)蛋白PsbS結(jié)合，導(dǎo)致電子轉(zhuǎn)運(yùn)速率下降。大量的電子在葉綠體中積累，與氧氣結(jié)合，誘發(fā)葉綠體中活性氧的迸發(fā)，激活抗病相關(guān)基因的表達(dá)，從而調(diào)控水稻對(duì)稻瘟病菌的抗性。

       研究表明，水稻體內(nèi)有一種專門負(fù)責(zé)吸收和傳遞光能的水稻捕光復(fù)合體家族，其成員之一是LHCB5基因。正常情況下，LHCB5基因會(huì)跟他的工作伙伴——一種電子轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)蛋白PsbS，一起在葉綠體中組團(tuán)工作。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在光照條件下，稻瘟病菌入侵水稻時(shí)，LHCB5基因的第24位蘇氨酸發(fā)生磷酸化，給水稻體內(nèi)拉起“戰(zhàn)時(shí)警報(bào)”。

       張正光介紹，水稻“戰(zhàn)時(shí)警備”狀態(tài)下，LHCB5基因會(huì)一反常態(tài)，加速向葉綠體中積累，撇開老朋友PsbS，自身以“三人特別行動(dòng)隊(duì)”——三聚體的方式快速聚合。大量特別行動(dòng)隊(duì)在葉綠體中快速集合“巡邏”和“戒嚴(yán)”，導(dǎo)致葉綠體正常的電子行動(dòng)不便，轉(zhuǎn)運(yùn)速率下降，這些電子在葉綠體中大量積累，就找到氧氣合作，誘發(fā)葉綠體中活性氧的迸發(fā)，喚醒了葉綠體內(nèi)的專門的抗病相關(guān)基因，從而提高了水稻對(duì)稻瘟病菌的反抗能力。

       該研究同時(shí)分析了3000份水稻種質(zhì)資源，發(fā)現(xiàn)LHCB5基因的啟動(dòng)子區(qū)域存在豐富的多態(tài)性位點(diǎn)SNPs，不同的SNPs決定著LHCB5基因轉(zhuǎn)錄水平的高低，并且在粳稻和秈稻品種中存在明顯分化，粳稻中LHCB5基因的轉(zhuǎn)錄水平顯著高于秈稻品種。