大豆（Glycine max）是重要的粮油作物，在全球粮食生产中发挥着举足轻重的地位。我国是全球最大的大豆消费国，年需求量超过1.1亿吨，然而我国年产量仅2 000万吨，供需矛盾日益突出。大豆疫霉（Phytophthora sojae）侵染引起的大豆根腐病是全世界大豆生产中的毁灭性病害之一，在2023年被农业农村部列入《一类农作物病虫害名录》。药剂防治是控制疫霉菌引起的作物病害的重要策略之一，但能够有效防治大豆根腐病的杀菌剂不多，且具有杀菌剂研发价值的分子靶标屈指可数。因此，原创性分子靶标挖掘与绿色农药分子设计迫在眉睫。
大豆疫霉的游动孢子对大豆根系分泌物中异黄酮的趋化性是其成功找到寄主并启动侵染的关键环节。近日，南京农业大学窦道龙课题组破解了大豆疫霉膜受体激酶感知寄主异黄酮的机制，并靶向异黄酮受体从植物天然产物中挖掘到趋化性干扰剂。相关成果以“Blocking the isoflavone chemoreceptor in Phytophthora sojae to prevent disease”为题发表于Science Advances期刊。
该研究通过分析大豆疫霉LRR-RLK敲除突变体对大豆异黄酮genistein的趋化性，并结合生化证据，明确了IRK1（Isoflavone-insensitive Receptor Kinase 1）和IRK2分别是genistein的受体和共受体。共受体IRK2增强IRK1对genistein的结合能力，并通过磷酸化G蛋白α亚基实现趋化性信号的传递。最后靶向IRK1通过虚拟筛选找到一种香豆素类化合物，其能抑制IRK1结合genistein并有效干扰游动孢子对genistein的趋化性，对大豆疫霉引起的根腐病具有良好的预防效果。此外，该化合物还可以增强根瘤菌固氮酶的活性。
大豆疫霉异黄酮趋化性的作用机制及靶向干扰机制 病原菌趋化性是识别寄主启动早期侵染的关键过程。该研究以大豆疫霉的异黄酮趋化性为例，明确了病原菌趋化性受体作为原创性分子靶标的潜力，靶向趋化性受体从天然产物中挖掘“迷向剂”为绿色农药分子设计提供重要思路。
南京农业大学窦道龙教授和尹志远副研究员为论文共同通讯作者，南京农业大学博士生嵇佩云和钟山青年研究员包亚洲（现于南京晓庄学院工作）为论文并列第一作者。南京农业大学植物保护学院沈丹宇副教授和生命科学学院钟增涛教授也参与了该研究。虚拟筛选由合肥科晶生物完成。该研究工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、国家中央高校基本科研业务费专项资金和国家中药材产业技术体系等项目的资助。
文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt0925
植物科学最前沿，专注于植物科学前沿进展、资讯、招聘信息的发布及方法软件共享等。投稿及招聘请后台回复“投稿”，均为无偿；商务合作请联系微信ID：zwkxqy ；