2021年广西稻瘟病菌致病性分化及其无毒基因分析

【目的】探究广西稻瘟病菌的致病力、优势种群和优势生理小种,分析其无毒基因,了解其生理小种及无毒基因组成与分布情况,为水稻抗性育种和品种推广提供参考。【方法】使用7个我国统一鉴别品种和26份已知抗病基因的近等基因系,采用室内苗期人工喷雾接种方法对2021年从广西南部(桂南)、中部(桂中)、北部(桂北)和高寒山区4个不同生态稻作区分离得到的128株稻瘟病单孢菌株进行致病性测定。【结果】60.16%供试稻瘟病菌菌株表现出强致病力,128株稻瘟病菌株被划分为7个种群26个生理小种,ZB群为优势种群,出现频率为69.53%,优势生理小种为ZB_(13)和ZB_9,出现频率分别为25.00%、14.84%。供试菌株对26个抗病基因的毒力频率为28.12%~100.00%,其中,供试病菌对Pik、Pikm、Pi1、Pi9基因的毒力频率较低,分别为28.12%、28.91%、35.94%、37.50%。供试的广西稻瘟病菌含有与测试抗病基因相对应的无毒基因,其中15个无毒基因在桂南、桂中、桂北和高寒山区4个不同稻作区均有分布,无毒基因Avr-Pia(1)、Avr-Pia(2)、Avr-Pii、Avr-Pik^(s)、Avr-Pib、Avr-Pit、Avr-Pish(2)、Avr-Pi3(t)、Avr-Pi5(t)、Avr-Pi12(t)、Avr-Pi19(t)出现频率均低于20.00%。携带有5、6、7、8、10个无毒基因组合的菌株较多,其在供试菌株中占比分别为19.53%、11.72%、11.72%、15.63%、10.16%。【结论】2021年广西稻瘟病菌致病力强,优势种群为ZB群,优势生理小种为ZB_(13)和ZB_9,无毒基因Avr-Pia(1)、Avr-Pia(2)、Avr-Pii、Avr-Pik^(s)、Avr-Pib、Avr-Pit、Avr-Pish(2)、Avr-Pi3(t)、Avr-Pi5(t)、Avr-Pi12(t)和Avr-Pi19(t)出现频率较低,在水稻抗病育种与品种布局中,与之对应的抗病基因应慎用。

海南省稻瘟病菌对戊唑醇的敏感性及抗性菌株适合度

通过检测海南省稻瘟病菌对戊唑醇的敏感性及抗性菌株的适合度,了解海南省稻瘟病菌对戊唑醇的抗药性风险,为该杀菌剂的科学使用及抗性治理提供理论依据和策略。采用菌丝生长速率法测定2022年采集分离自海南省的144株稻瘟病菌株对戊唑醇的敏感性,根据菌株的敏感性频率分布,建立海南省稻瘟病菌对戊唑醇的敏感基线。选取敏感基线建立过程中测得的有效抑制中浓度(EC_(50))较低的敏感菌株15个,在连续选择压下进行抗药性驯化,对驯化出的菌株进行抗性水平划分,并测定抗性菌株的遗传稳定性及其对戊唑醇与杀菌剂吡唑醚菌酯、氟环唑、咪鲜胺、苯醚甲环唑、烯唑醇之间的交互抗性以及适合度。结果表明,供试144株菌株的EC_(50)值在0.176 9~0.998 0μg/mL,其中最不敏感菌株的EC_(50)值是最敏感菌株的5.64倍,EC_(50)平均值为(0.476 3±0.174 5)μg/mL。菌株的敏感性频率呈连续性单峰曲线分布,海南省稻瘟病菌对戊唑醇的敏感基线为0.476 3μg/mL。通过对15株敏感菌株进行药剂驯化共获得2株抗性菌株,其EC_(50)值分别为1.289 5μg/mL和1.868 4μg/mL,抗性倍数分别为5.38倍和6.65倍,均属低抗性水平。将上述2株抗性菌连续转接8代后,其始终保持低水平抗性。通过测定吡唑醚菌酯、氟环唑、咪鲜胺、苯醚甲环唑、烯唑醇对戊唑醇抗性菌株及亲本菌株的EC_(50)值并进行对比,结果显示,戊唑醇在对海南省稻瘟病菌的防治上与上述药剂均不存在交互抗性。对戊唑醇抗性菌株的离体适合度进行测定发现,相比于亲本菌株,2株抗性菌株的菌丝生长速率显著降低,且孢子产量均出现不同程度下降。此外,其对强酸和强碱环境更加敏感,致病力也大大减弱。因此,海南省稻瘟菌株对戊唑醇产生抗药性突变的频率较低,其抗性菌株的环境适合度显著下降,抗药性风险较低。此外,海南省稻瘟病菌对戊唑醇与常用杀菌剂无交互抗药性,可在生产上通过交互轮换使用或与多作用位点保护剂混合使用等策略来延缓抗药性的产生。

基于FPGA加速的Mask R-CNN稻瘟病高通量自适应识别模型研究

针对基于图像的稻瘟病现场检测技术依赖先验知识且受制于算力与田间网络状况,无法实现自适应实时检测的问题,提出一种可利用现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)加速的Mask R-CNN(Mask region-based convolutional neural network)稻瘟病高通量自适应快速识别模型。首先将骨干网络改进为MobileNetV2,利用其倒残差模块降低计算量,提高模型并行处理能力;随后增加用于稻瘟病多尺度特征融合的特征金字塔网络模块,使模型具备多尺度自适应处理能力;最后由全卷积网络(Fully convolutional network,FCN)分支输出稻瘟病病斑的实例分割,同时使用交叉熵损失函数完成稻瘟病的定位与分类。稻瘟病实测数据集对模型的验证结果表明:当输入为全高清图像时,模型平均推理时间减少至85 ms,相较GPU服务器、同级别GPU边缘计算平台,速度分别提高86.2%、63.0%。在交并比为0.6时,准确率可达98.0%,病斑捕获能力平均提升21.2%。提出的Mask R-CNN自适应快速识别模型能够在田间恶劣网络状况下实现稻瘟病的快速现场检测,具有更好的抗噪能力和鲁棒性能,为水稻病害实时检测、察打一体提供了高效实时的片上系统方案。

基于SSR序列的东北不同地区稻瘟病菌遗传多样性分析

稻瘟病是制约水稻高产稳产的主要因素。为明确东北地区稻瘟病菌群体遗传多样性,以2021年分离自东北地区的96株稻瘟病菌为试材,利用简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)分子标记技术,对供试稻瘟病菌进行PCR检测,研究供试稻瘟病菌群体遗传结构、遗传多样性水平等。结果表明:16对SSR引物均能在100~500 bp内扩增出清晰条带。供试96株稻瘟病菌可划分为13个遗传宗谱,其中宗谱DQL02和DQL01为优势宗谱,分别包含37株和22株菌株,分别占总菌株数的38.54%和22.92%;宗谱DQL04、DQL06和DQL08为次要宗谱,分别包含9株、6株和6株菌株,分别占总菌株数的9.38%、6.25%和6.25%;其他8个宗谱为小宗谱,包含菌株数为1~4株。在群体水平上,东北地区稻瘟病菌群体间的遗传多样性水平比群体内的遗传多样性水平高,且存在于群体内的遗传变异占群体总遗传变异的83.37%。群体间平均Nei基因多样性指数变化范围为0.0836~0.4571,平均为0.2041;平均多态百分率变化范围为6.25%~100%,平均为45.67%,说明有一定遗传多样性差异存在于东北地区稻瘟病菌群体中;聚类分析结果表明东北13个地区稻瘟病菌群体间的遗传距离为0.0110~0.1879,存在较大差异。按遗传距离远近可将东北13个地区稻瘟病菌群体划分为4个类群,第2类群全部由辽宁省种群组成;第3类群全部由吉林省种群组成,反映出东北地区稻瘟病菌群体遗传谱系与其地理分布有一定联系。研究结果可为了解东北地区稻瘟病菌群体遗传结构和群体演化提供理论基础。

基于语义分割的水稻叶瘟病分割与分级方法

针对传统叶瘟病分割和分级方法在效率、准确率等方面存在的问题,提出一种基于语义分割的水稻叶瘟病分割与分级方法。首先,对CO39品种水稻叶片进行图像采集,使用Labelme标注软件对图像叶片和病斑进行标注,建立叶片数据集;然后采用不同的卷积神经网络作为U-Net、DeepLabV3+的主干特征提取网络,构建3种水稻叶片分割模型,分别为VGG16-UNet、ResNet50-UNet、MobileNetV2-DeepLabV3+,对水稻叶片、病斑进行分割,根据叶瘟病分级标准与等级计算公式,确定水稻叶片的叶瘟病等级,在此过程中,对比3种模型的分割性能。结果表明,VGG16-UNet模型为最优模型,在平均像素精度、平均交并比和F1分数上分别达到了86.87%、80.68%和88.48%,能够有效满足水稻叶瘟病分割和分级的实际需求。该方法为开发叶瘟病智能分级系统提供了理论依据,可为其他作物病害的分级研究提供参考。

海南普通野生稻稻瘟病抗性鉴定与评价

为了对海南普通野生稻稻瘟病叶瘟、穗颈瘟的抗性进行综合鉴定与评价,2022-2023年连续两年对来自海南省11个不同市县的2002份普通野生稻材料进行苗期叶瘟人工接种和田间自然抗病鉴定,并对995份已经抽穗的普通野生稻材料进行穗颈瘟人工接种抗性鉴定。结果表明:2002份叶瘟鉴定材料中,人工接种抗叶瘟材料为494份(占24.68%),其中免疫7份,高抗17份;田间自然状态下抗叶瘟材料1160份(占57.94%),其中免疫24份,高抗233份。995份穗颈瘟人工接种鉴定材料中,抗穗颈瘟材料506份(占50.85%),其中免疫23份,高抗136份。由结果可知,海南普通野生稻普遍抗叶瘟或穗颈瘟,这些抗性资源的生长习性大多为半直立型或倾斜型,少数为直立型或匍匐型;高抗叶瘟的材料在抽穗后也普遍抗穗颈瘟,免疫或高抗穗颈瘟的材料也普遍抗叶瘟。经过鉴定和评价,筛选出双抗叶瘟、穗颈瘟的普通野生稻材料共有128份。本研究为海南普通野生稻资源抗稻瘟病研究和育种利用提供参考。

优良恢复系泰恢808的稻瘟病抗性基因型分析

【目的】泰恢808是目前长江流域应用广、市场潜力大的恢复系之一,具有优良的株型、品质和抗性。因此明确泰恢808的抗性基因型,为水稻育种和材料改良提供参考,促进和保障泰恢808在水稻生产中的安全应用。【方法】以泰恢808为研究对象,LTH为阴性对照,含有抗性基因Pikm的单基因系IRBLkm-Ts为阳性对照,通过PCR扩增和分析Pikm位点的基因序列及表达模式,接种38个稻瘟菌单孢菌株分析这些材料的抗病性。【结果】明确泰恢808含有Pikm基因,该基因在泰恢808和单基因系IRBLkm-Ts中有相似的表达模式,均受稻瘟菌诱导,在接种24 h后开始上调表达。但泰恢808的稻瘟病致病菌株仅有5个,明显少于单基因系IRBLkm-Ts。【结论】根据分子标记和测序的检测结果推测,泰恢808除了含有Pikm基因外,可能含有新的抗性基因。但因致病菌株的出现,在泰恢808的生产应用过程中,需对其抗病性进行实时监测。

华南籼稻骨干亲本稻瘟病基因检测与抗性评价

选用Pi2、Piz-t、Pi9、Pi25、Pi5、Pita、Pia、Ptr、Pi1、Pikm、Pi54等11个抗稻瘟病基因的功能性分子标记,对华南稻区近年育成的90个籼稻骨干亲本进行抗性基因鉴定与稻瘟病抗性评价。结果表明,综合抗性等级达到高抗、抗、中抗、中感、感及高感的亲本分别为0份、3份、35份、38份、14份和0份,且年度间表现较为一致。不同鉴定时期的稻瘟病抗性级别相关性分析进一步显示,苗瘟与叶瘟、苗瘟与穗颈瘟以及叶瘟与穗颈瘟的抗性级别呈极显著正相关。对上述11个抗性基因在90个亲本中的分布进行检测,发现除Pi9基因以外,其他10个抗性基因在亲本中的分布频率分别为75.56%(Pi54)、70.0%(Pi5)、47.78%(Pi2)、31.11%(Pi25和Pia)、20.0%(Ptr)、15.56%(Pi1)、13.32%(Pita)、4.44%(Pikm)和1.11%(Piz-t)。11个抗性基因在不同省际间育成亲本中的分布频率差异较大。进一步结果表明,随着聚合抗性基因数量的增加,亲本抗性水平呈相应提升趋势,但不同抗性基因组合对于提升水稻亲本抗病性的贡献呈现明显差异。本研究为华南稻区新育成籼型常规水稻品种的合理布局及抗稻瘟病基因的育种应用提供有益的参考。

江苏太湖地区粳稻稻瘟病抗性基因(Pi2、Pita、Pib)的分布及抗病效应

为分析稻瘟病抗性基因Pi2、Pita、Pib在江苏太湖地区粳稻稻瘟病抗性育种中的作用,利用五引物扩增受阻突变体系(PARMS)检测技术,检测水稻稻瘟病抗性基因Pi2、Pita、Pib在江苏太湖地区农业科学研究所筛选培育的799份高世代稳定试验材料中的分布情况,并结合穗颈瘟人工接种鉴定结果分析基因型与抗性的关系。结果表明,在799份供试水稻品种中,以抗性基因Pib的分布频率最高,抗性基因Pita的分布频率也相对较高,抗性基因Pi2分布频率较低,多数材料携带2个抗性基因;在抗性基因组合中,Pita+Pib组合检出率较高,为44.81%(358/799)。田间抗病性鉴定结果表明,当供试材料中只存在单一抗病基因时,中抗级别以上材料占比为33.60%(86/256),当供试材料中存在复合基因型时,中抗级别以上材料占比为61.02%(299/490),表明抗性基因共存可以有效增强植株对稻瘟病的抗性。本研究结果为江苏太湖地区粳稻稻瘟病抗性基因聚合育种的选择提供了理论支持。

94份水稻骨干材料抗稻瘟病基因和恢复基因的分子检测与分析

为明确6个抗稻瘟病基因(Pita、Pi54、Pia、Pib、Pikm、Pikh)和1个恢复基因(Rf1a)在水稻骨干材料及新品系中的基因型和分布情况,从而为今后抗稻瘟病基因和恢复基因的合理利用及分子标记辅助育种提供依据,利用6对扩增条带清晰、稳定的抗稻瘟病基因特异性分子标记对48份水稻品系的基因组DNA进行PCR扩增,利用恢复基因分子标记Rf1a对46份外引及自育恢复系材料进行检测。结果表明,在48份水稻骨干材料及品系中,单个种质携带的抗稻瘟病基因为1~6个,携带4个抗稻瘟病基因的品系最多,占总数的33.33%,其次为携带3个(22.92%)、2个(18.75%)抗稻瘟病基因的品系,携带6个抗稻瘟病基因的种质资源最少(4.17%);6个抗稻瘟病基因在48份水稻种质中的分布差异较大,Pib、Pikh、Pi54在供试粳稻中的分布最广泛,分布频率分别达到77.08%、64.58%、62.50%,其次为Pita、Pikm、Pia,分布频率分别为47.92%、41.67%、33.33%;48份水稻种质共有抗稻瘟病基因组合22个,其中组合Pia+Pi54+Pikh+Pib和组合Pi54+Pikh+Pib的水稻材料数量最多(各6份)。在46份外引及自育恢复系材料中,携带恢复基因Rf1a的占93.48%。通过分子标记手段明确了相关种质的抗稻瘟病基因类型,为抗稻瘟病和恢复系新品系的选育及亲本组配提供了较好的遗传信息。

粳稻品种稻瘟病田间抗性鉴定与评价

本研究旨在评估来自17个省(市)的粳稻品种在云南省的稻瘟病抗性差异,并筛选出具有优异稻瘟病抗性的资源。通过田间病圃自然诱发的方法,对1050份粳稻品种进行叶瘟和穗瘟的抗性鉴定。研究结果显示,叶瘟发病轻而穗瘟发病较重;在叶瘟方面,表现出高抗、抗、中抗、中感、感和高感的品种分别占28.48%、10.95%、9.14%、19.24%、20.00%和12.19%;而在穗瘟方面,表现出高抗、抗、中抗、中感、感和高感的品种分别占3.71%、0.38%、2.57%、19.62%、22.57%和51.14%;进一步对叶、穗瘟结果进行分析,发现有69份既抗叶瘟又抗穗瘟的水稻品种,这69份粳稻品种来源于吉林、黑龙江、辽宁、云南和江苏等5个省。研究结果表明,在田间叶瘟和穗瘟抗性表现较好的这些材料可为抗稻瘟病育种以及抗稻瘟病新基因发掘提供重要的抗源。

外源茉莉酸对脂氧合酶基因LOX3敲除的粳稻防御响应的影响

【目的】揭示外源茉莉酸(Jasmonic acid,JA)对脂氧合酶基因LOX3敲除水稻株防御响应的影响,为利用外源JA等激发子提高农作物因抗性相关基因丧失导致的水稻防御响应降低问题提供基础数据。【方法】以感病粳稻丽江新团黑谷(LTH)及其LOX3敲除水稻株系(Δlox3#1、Δlox3#10和Δlox3#20)为材料,开展水稻株高、分蘖数和百粒重等表型分析、过氧化物酶(POD)、活性氧(ROS)和木质素等抗菌化合物活性(含量)测定,以及防御相关基因表达分析;进一步对供试水稻进行稻瘟菌接种,调查供试水稻稻瘟病症状,检测稻瘟菌接种水稻中抗菌化合物活性(含量)及防御相关基因表达等,并观察稻瘟菌在水稻中的侵染进程;在此基础上,使用外源JA处理稻瘟菌接种36和48 hpi时的Δlox3敲除水稻株和LTH,分析JA对水稻稻瘟病症状及稻瘟菌侵染的水稻中抗菌化合物活性(含量)和防御相关基因表达等的影响,同时观察JA对稻瘟菌侵染进程的影响。【结果】Δlox3敲除水稻株种子发芽速度快于野生型,但株高、分蘖数和百粒重等与野生型相近;稻瘟菌接种的Δlox3敲除水稻株稻瘟病症状较稻瘟菌接种的野生型水稻严重,且胼胝质数、POD活性及木质素含量降低,ROS含量和死细胞数增加,OsWRKY45、OsPR1a和OsPOX1基因下调幅度和稻瘟菌菌丝定殖量明显高于稻瘟菌接种野生型水稻;外源JA可有效减缓稻瘟菌接种36和48 hpi的Δlox3敲除水稻株稻瘟病症状,且JA提高了稻瘟菌接种36和48 hpi的Δlox3敲除水稻株中胼胝质数、POD活性和木质素含量以及防御相关基因OsWRKY45、OsPR1a和OsPOX1表达水平,而降低了OsRbohB表达量及ROS含量和细胞死亡数,同时限制了稻瘟菌菌丝扩展;其中JA对稻瘟菌接种48 hpi的Δlox3敲除水稻株稻瘟病症状减轻效果优于JA对稻瘟菌接种36 hpi的Δlox3敲除水稻株,主要体现在JA使稻瘟菌接种48 hpi的Δlox3敲除水稻株中抗菌化合物增加幅度、防御相关基因表达水平、细胞死亡数和稻瘟菌菌丝扩展受限等优于JA处理稻瘟菌接种36 hpi的Δlox3敲除水稻株。【结论】LOX3基因敲除提升了水稻种子发芽速度而降低了水稻抗瘟性,外源JA则减缓LOX3敲除导致的水稻防御响应降低,提高了水稻抗瘟性。JA在减缓农作物因抗性基因持久性短而造成的抗性降低或丧失方面具有潜在的应用前景。

聚合抗稻瘟病基因Pia和抗白叶枯病基因Xa23的广亲和恢复系选育

为获得抗白叶枯病和稻瘟病的水稻恢复系材料,选择携带抗白叶枯病基因Xa23的抗病品系RF76及携带抗稻瘟病基因Pia的甬优1540(F1)为供体材料,与多个优良杂交水稻恢复系进行多代杂交和回交,在分离群体中利用分子标记辅助选择和田间表型鉴定选择相结合的方法,获得70份农艺性状稳定且导入Pia、Xa23、Pia+Xa23目标基因的水稻恢复系。采用白叶枯病鉴别菌系P6对230份重点株系及其杂交组合进行抗性鉴定,所有材料在孕穗期都表现为抗白叶枯病。稻瘟病抗性鉴定结果表明,含Pia基因的恢复系及其配组的杂交稻组合稻瘟病抗性优于亲本材料RF76,均表现为中抗及以上。以此恢复系配置的杂交组合“华浙优2473”参加浙江省单季籼稻杂交稻区试及生产试验,农艺性状表现良好,2年抗性鉴定结果显示,稻瘟病和白叶枯病抗性均达到中抗以上。试验结果表明,Pia和Xa23的导入,结合连续抗病试验的筛选,获得抗稻瘟病和白叶枯病的恢复系材料,将其用于配组杂交稻组合,在生产中具有良好的应用前景。

Transcription factor OsSPL10 interacts with OsJAmyb to regulate blast resistance in rice

Transcription factors(TFs)play essential roles in transcriptional reprogramming during activation of plant immune responses to pathogens.OsSPL10(SQUAMOSA promoter binding protein-like10)is an important TF regulating trichome development and salt tolerance in rice.Here we report that knockout of OsSPL10 reduces whereas its overexpression enhances rice resistance to blast disease.OsSPL10 positively regulates chitin-induced immune responses including reactive oxygen species(ROS)burst and callose deposition.We show that OsSPL10 physically associates with OsJAmyb,an important TF involved in jasmonic acid(JA)signaling,and positively regulates its protein stability.We then prove that OsJAmyb positively regulates resistance to blast.Our results reveal a molecular module consisting of OsSPL10 and OsJAmyb that positively regulates blast resistance.

黑龙江省稻瘟病病菌遗传多样性分析

利用11对SSR引物对黑龙江省20个县(市、区)采集到的稻瘟病标样中分离得到的181个稻瘟病病菌菌株进行遗传多样性分析。结果表明,在72%的相似水平上可将供试菌株划分为11个宗谱,其中Ⅱ宗谱为优势宗谱,其占总菌株数的54.71%。从同一地点不同植株上采集到的稻瘟病病菌菌株的亲缘关系比较密切,但不同地区的稻瘟病病菌生理小种的分化程度不同,因为这与当地的地形地势有一定关系,越是复杂的地形,该地区的稻瘟病病菌的分化也就相对越复杂。

35份水稻骨干亲本氮高效基因分析及功能分子标记开发

氮是影响水稻产量形成最重要的元素之一,其合理和高效利用是农业可持续发展的重要保障。通过靶向测序技术鉴定了35份水稻骨干亲本OsNPF6.1、NRT1.1B、OsNR2和OsGRF4的基因型,并基于PARMS技术(penta-primer amplification refractory mutation system)开发了OsNPF6.1、OsNR2和OsGRF4的荧光功能分子标记。结果表明,荧光功能分子标记检测结果与靶向测序结果一致,并且明确了靶向测序未明确的氮高效基因型。综上所述,开发的氮高效基因功能分子标记为培育氮高效水稻新品种提供了技术支撑。

The DNA damage repair complex MoMMS21-MoSMC5 is required for infection-related development and pathogenicity of Magnaporthe oryzae

The conserved DNA damage repair complex,MMS21-SMC5/6(Methyl methane sulfonate 21-Structural maintenance of chromosomes 5/6),has been extensively studied in yeast,animals,and plants.However,its role in phytopathogenic fungi,particularly in the highly destructive rice blast fungus Magnaporthe oryzae,remains unknown.In this study,we functionally characterized the homologues of this complex,MoMMS21 and MoSMC5,in M.oryzae.We first demonstrated the importance of DNA damage repair in M.oryzae by showing that the DNA damage inducer phleomycin inhibited vegetative growth,infection-related development and pathogenicity in this fungus.Additionally,we discovered that MoMMS21 and MoSMC5 interacted in the nuclei,suggesting that they also function as a complex in M.oryzae.Gene deletion experiments revealed that both MoMMS21 and MoSMC5 are required for infection-related development and pathogenicity in M.oryzae,while only MoMMS21 deletion affected growth and sensitivity to phleomycin,indicating its specific involvement in DNA damage repair.Overall,our results provide insights into the roles of MoMMS21 and MoSMC5 in M.oryzae,highlighting their functions beyond DNA damage repair.

The Magnaporthe oryzae effector Avr-PikD suppresses rice immunity by inhibiting an LSD1-like transcriptional activator

Avirulence effectors(Avrs),encoded by plant pathogens,can be recognized by plants harboring the corresponding resistance proteins,thereby initiating effector-triggered immunity(ETI).In susceptible plants,however,Avrs can function as effectors,facilitating infection via effector-triggered susceptibility(ETS).Mechanisms of Avr-mediated ETS remain largely unexplored.Here we report that the Magnaporthe oryzae effector Avr-PikD enters rice cells via the canonical cytoplasmic secretion pathway and suppresses rice basal defense.Avr-PikD interacts with an LSD1-like transcriptional activator AKIP30 of rice,and AKIP30 is also a positive regulator of rice immunity,whereas Avr-PikD impedes its nuclear localization and suppresses its transcriptional activity.In summary,M.oryzae delivers Avr-PikD into rice cells to facilitate ETS by inhibiting AKIP30-mediated transcriptional regulation of immune response against M.oryzae.

Global characterization of OsPIP aquaporins reveals that the H_(2)O_(2)transporter OsPIP2;6 increases resistance to rice blast

Plasma membrane intrinsic proteins(PIPs)are conserved plant aquaporins that transport small molecules across the plasma membrane to trigger instant stress responses and maintain cellular homeostasis under biotic and abiotic stress.To elucidate their roles in plant immunity to pathogen attack,we characterized the expression patterns,subcellular localizations,and H_(2)O_(2)-transport ability of 11 OsPIPs in rice(Oryza sativa),and identified OsPIP2;6 as necessary for rice disease resistance.OsPIP2;6 resides on the plasma membrane and facilitates cytoplasmic import of the immune signaling molecule H_(2)O_(2).Knockout of OsPIP2;6 increases rice susceptibility to Magnaporthe oryzae,indicating a positive function in plant immunity.OsPIP2;6 interacts with OsPIP2;2,which has been reported to increase rice resistance to pathogens via H_(2)O_(2)transport.Our findings suggest that OsPIP2;6 cooperates with OsPIP2;2 as a defense signal transporter complex during plant–pathogen interaction.

The OsBSK1-2-MAPK module regulates blast resistance in rice

Receptor-like cytoplasmic kinase OsBSK1-2 was reported to play an important role in regulation of response to rice blast,but the signaling pathway remained unknown.In this study,we identified OsMAPKKK18 and previously uncharacterized MAPKKKs OsMAPKKK16 and OsMAPKKK19 that interact with OsBSK1-2.Expression of all three MAPKKKs was induced by Magnaporthe oryzae infection,and all three induced cell death when transiently expressed in Nicotiana benthamiana leaves.Knockout of OsMAPKKK16 and OsMAPKKK18 compromised blast resistance and overexpression of OsMAPKKK19 increased blast resistance,indicating that all three MAPKKKs are involved in regulation of rice blast response.Furthermore,both OsMAPKKK16 and OsMAPKKK19 interacted with and phosphorylated OsMKK4 and OsMKK5,and chitin-induced MAPK activation was suppressed in osmapkkk16 and osbsk1-2 mutants.OsMAPKKK18 was earlier reported to interact with and phosphorylate OsMKK4 and affect chitin-induced MAPK activation,suggesting that OsBSK1-2 is involved in regulation of immunity through multiple MAPK signaling pathways.Unlike BSK1 in Arabidopsis,OsBSK1-2 was not involved in response to avirulent M.oryzae strains.Taken together,our results revealed important roles of OsMAPKKK16/18/19 and a OsBSK1-2-OsMAPKKK16/18/19-OsMKK4/5 module in regulating response to rice blast.