稻瘟病是造成水稻减产的主要因素之一。鉴定调控稻瘟病菌致病过程的关键基因并解析其分子机制，对于有效防治稻瘟病、保障水稻安全稳产至关重要。大量研究表明，稻瘟病菌致病过程涉及多条信号通路，其中TOR通路在调控细胞生长与代谢中发挥核心作用，目前已鉴定出MoGAP1、MoASD4等TOR相关基因。然而，该真菌中TOR信号通路的完整组分尚未得到充分阐明。
近日，安徽农业大学郭敏教授团队在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“Divergent roles of the Rag GTPases MoGtr1 and MoGtr2 in TOR signaling, autophagy, and pathogenicity of Magnaporthe oryzae”的研究论文。该研究报道了稻瘟病菌GTP酶MoGtr1和MoGtr2在自噬调控及致病性方面发挥着不同作用，为TOR信号通路调控植物病原真菌致病机制提供了新见解。
研究团队发现，稻瘟病菌中存在两个Rag GTP酶同源蛋白，分别命名为MoGtr1和MoGtr2，两者能够形成具有功能活性的异二聚体。与野生型菌株相比，缺失MoGTR1基因的突变体在自噬、无性繁殖、液泡稳态以及致病力方面均表现出严重缺陷；缺失MoGTR2的突变体仅在自噬过程上受到损伤；而同时缺失两个基因的突变体，自噬缺陷表现出叠加效应，同时伴有无性繁殖和致病力下降等缺陷。作为GTP酶，MoGtr1和MoGtr2通过其核苷酸结合口袋识别并容纳GTP或GDP分子。通过分子对接和定点突变实验，研究人员发现，MoGtr1与MoGtr2形成的异二聚体正是通过结合不同类型的核苷酸来实现彼此之间的相互作用。通过进一步分析MoGtr1不同核苷酸结合状态下的生物学表型发现，当MoGtr1处于GTP结合状态时，会抑制附着胞中自噬体形成，但允许菌丝中物质的正常流动；而当MoGtr1处于GDP结合状态时，则会提高菌丝和附着胞中的自噬水平。值得注意的是，无论MoGtr1持续处于GTP结合态还是GDP结合态，均会破坏稻瘟病菌的抗氧化应答，使其致病能力无法完全恢复。
MoGtr1结合GTP/GDP构象循环调控稻瘟病菌致病性的模型
综上所述，MoGtr1需要在GTP结合与GDP结合之间保持动态的核苷酸循环，才能正确调控自噬和抗氧化应答，实现完全的致病性。MoGtr1是调控稻瘟病菌发育与侵染过程的主效因子，而MoGtr2则主要对自噬起精细调节作用。
作者简介
安徽农业大学在读博士生郑胜杰和已毕业硕士生陈畑为该论文共同第一作者。安徽农业大学郭敏教授为本文通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金会以及安徽省自然科学基金等项目资助。
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