获 奖 者：王源超

获奖单位：南京农业大学

成果简介：

作物疫病曾被称为“植物瘟疫”，19世纪中期欧洲的马铃薯晚疫病大流行导致几百万人饿死或逃亡，这场“爱尔兰大饥荒”也被视作人类历史的转折点。目前疫病依然是大豆、马铃薯、蔬菜等作物生产和生态环境的重要威胁，每年在全球造成的损失高达200多亿美元，严重威胁着全球粮食生产和生态安全。作物疫病在田间发病快、危害重，缺少有效的杀菌剂而且作物抗病性容易丧失，病害防控非常困难。效应子是病原菌攻击植物的关键武器，疫霉菌致病过程中分泌大量效应子来干扰植物细胞的抗病反应，而植物又能识别特定效应子产生抗性，因此效应子也是植物抗性形成的关键靶点，破解效应子的作用机制对开展农作物抗性的人工选育和分子设计具有重要科学意义。本研究发现：1）疫霉菌在侵染早期分泌效应子XEG1降解植物细胞壁以帮助侵染，植物则分泌抑制子GIP1抑制XEG1的活性；2）疫霉菌可同时分泌XEG1的失活突变体XLP1充当诱饵干扰植物GIP1，与XEG1协同攻击植物抗病性；3）疫霉菌分泌效应子Avh23，通过干扰植物组蛋白修饰，抑制防卫基因表达从而破坏植物抗病性；4）疫霉菌分泌的效应子Avh238可以通过点突变方式逃避植物抗病性的激活。上述发现阐明了疫霉菌与植物互作过程中存在着复杂而精密的攻与守的“军备竞赛”，解释了效应子在致病过程中扮演的角色，并从全新的角度揭示了疫病成灾的分子机制。相关成果于2017年2-4月相继发表在，Science（长文、ESI高被引论文）、Current Biology和New Phytologist（封面推荐）。

该项目的关键特色“诱饵模式”是植物与动物科学研究领域关于病原菌致病机制的全新发现，研究成果得到国际自然科学界广泛认可。相关成果在Science以“A paralogous decoy protects Phytophthora sojae apoplastic effector PsXEG1 from a host inhibitor”为题长文发表后，Nature Chemical Biology副主编Grant Miura教授随即在该杂志以“Plant infection: A decoy tactic”为题对本文进行了亮点评述。牛津大学Van der Hoorn教授在Trends in Plant Science上撰文“Bodyguards: pathogen-derived decoys…”，认为该研究发现的“诱饵模式”是病原菌趋同进化形成的一种共有的致病模式，对植物抗病工程的分子设计具有重要指导意义。Molecular Plant、Current Opinion in Plant Biology、Plant Physiology等也进行了亮点评述、综述或引用，并入选了ESI高被引论文。关于效应子Avh238变异机制的研究成果文章被New Phytologist在封面上进行推荐，并在同期以“效应子的面具（The masks of Avh238）”为题发表了弗吉尼亚理工大学Kale Shiv教授的专文评述。因在本领域的广泛影响，该成果一文也入选了“ESI高被引论文”。

综上所述，“诱饵模式”的发现是一种病原菌全新致病机制的解析，是国际植物-微生物互作领域近年来的一次重大理论突破。由于本研究发现的现象在多种动植物病原菌中均具有普遍性，因此，该研究不但对改良农作物持久抗病性具有重要指导意义，也为未来开发新型生物农药提供了新材料与新线索，在农作物安全生产领域具有较为广阔的潜在应用前景。