稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）引起的稻瘟病是水稻上的毁灭性病害，有“水稻癌症”之称，不仅发生于世界各地，而且有可能发病于水稻的各生育期，近年来，每年给我国造成30亿公斤以上的粮食损失，甚至威胁着全球粮食安全。稻瘟病菌为什么这么“强大”？

       稻瘟病菌入侵水稻时，水稻有自己的“防线”和“友军”，共同抵御稻瘟病菌的侵袭；同时，稻瘟病自身在遇到水稻的抵御时，也会发生稻瘟病菌的“内讧”和“叛乱”。稻瘟病菌入侵水稻时面临多种来自外界环境和寄主的胁迫和“抵抗”，细胞壁作为病菌与外界环境接触的第一道屏障，其完整性对于病菌的内环境稳态具有至关重要的作用。侵入后在水稻细胞中的侵染菌丝扩展时，病菌的细胞壁重塑也会产生细胞壁胁迫，这时候，稻瘟病菌的“内讧”开始产生了。因此，怎么样“镇压”内部“叛军”，保持细胞壁完整性（Cell Wall Integrity, CWI），对于病菌保持自己的“战斗力”，应答外界胁迫成功完成侵染就显得尤为重要。同时，已有的研究表明，细胞自噬（Autophagy）是稻瘟病菌功能性附着胞形成和致病力必需的，是稻瘟病菌战斗力的重要保证。但细胞壁完整性途径和细胞自噬之间的关系至今尚不清楚。

       最近，南京农业大学植保学院张正光课题组发现稻瘟病菌侵染水稻时，能够激活细胞自噬与细胞壁完整性途径，通过这两者的“通力合作”保障病菌的侵染。也就是说，当病菌发起对水稻的“战争”时，病菌自身需要集结更多“兵力”，合成更多的蛋白，这些蛋白中会有错误折叠或未折叠的“捣乱分子”，形成内部的“叛乱”压力。这时候，稻瘟病菌就会派遣自己的特别行动队—细胞自噬核心蛋白MoAtg1，来磷酸化MoMkk1(细胞壁完整性途径中的一个激酶)，从而增强细胞壁完整性途径，以增强病菌的致病力。研究成果以Shedding light on autophagy coordinating with cell wall integrity signaling to govern pathogenicity of Magnaporthe oryzae为题发表在细胞生物学领域的权威期刊 Autopahgy 上。该论文第一署名单位为南京农业大学，南京农业大学校植保学院博士生尹梓屹为第一作者，张正光教授为通讯作者。郑小波教授、张海峰教授与美国路易斯安娜州立大学的PingWang教授参与了该研究。

       张正光团队前期研究中发现，稻瘟病菌中的CWI途径主要由3个激酶元件组成：MoMck1（MAPKKK）、MoMkk1（MAPKK）和MoMps1（MAPK），而DTT（二硫苏糖醇）诱导的内质网胁迫可以在Momck1缺失突变体中激活CWI途径关键激酶MoMps1的磷酸化，但在Momkk1缺失突变体与Momps1突变体中都不能激活MoMps1的磷酸化（Molecular Plant Pathology,2016），暗示稻瘟病菌体内存在一条新的、独立于保守的CWI途径之外，可在内质网胁迫下激活MoMkk1的磷酸化，进而激活CWI途径的“备用途径”。最近的研究进一步发现，DTT不仅可以诱导内质网胁迫，还可以诱发细胞自噬。研究者以此为切入点，发现细胞自噬核心蛋白MoAtg1可以应答DTT胁迫，磷酸化MoMkk1，从而激活CWI途径。同时发现，在稻瘟病菌侵染水稻时，病菌体内造成的内质网胁迫可激活MoAtg1特异性地磷酸化MoMkk1，且该磷酸化对于稻瘟病菌CWI途径的激活和致病力至关重要。

稻瘟病菌MoAtg1磷酸化MoMkk1激活CWI途径控制致病力

       该研究从生化与分子生物学水平上揭示了在内质网胁迫下，稻瘟病菌协调细胞自噬过程和细胞壁完整性途径，控制致病力的新机制；拓展了人们对植物病原真菌攻击寄主机制的认识，有助于认识稻瘟病原菌的致病机理，同时可望为设计高效、低毒的稻瘟病控制策略提供参考。该项目得到了国家自然科学基金委的重点项目、创新群体和江苏省科技创新团队等项目资助。

       张正光课题组近年来在国家与省部级项目的资助下，致力于稻瘟病菌致病机制与控制研究，在稻瘟病菌识别水稻并形成其侵染必需的附着胞、监控与抑制水稻免疫反应等方面取得了一系列进展，在Autophagy、PLoS Pathogens、PLoS Genetics、New Phytologist、Molecular Plant-Microbe Interaction、Environmental Microbiology和Molecular Plant Pathology等病原生物学和植物病理学主流刊物发表了相关研究成果。

       据悉，2019年2月，张正光课题组研究在稻瘟病菌致病机理方面已经取得成果，揭示了组蛋白乙酰转移酶介导细胞自噬控制稻瘟病菌致病的机制。该研究揭示，组蛋白乙酰转移酶MoHat1十分“狡猾”，通过分布在细胞核内和细胞核外的两支“部队”里应外合，控制稻瘟病的致病力。