Host-Induced Silencing of Rhizoctonia Solani 5-Enolpyruvylshikimate-3-Phosphate Synthase Impairs Its Virulence in Rice.
Plant Biotechnol J · 2026 · 24:3573-3593 · PMID 41665204 · 등급6 세포·모델 in vitro · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 미생물
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벼의 잎집무늬마름병은 곰팡이 병원체인 *R. solani* AG1-IA에 의해 발생하며 전 세계적으로 벼 생산에 큰 위협으로 남아 있다. 이 병원체에 대한 벼의 유전적 변이가 제한적이고, 병원체가 숙주 방어 기전을 어떻게 무력화하는지에 대한 이해가 부족한 것이 주요 원인이다. 본 연구에서는 시간 경과에 따른 전사체 분석 및 기능 유전체학 도구를 사용하여 *R. solani* AG1-IA의 독성 스펙트럼을 해독하고자 하였다. 여러 단계 특이적 및 공통 발현 유전자들이 확인되었다. 특히, 시키미산 경로가 중요한 경로로 부상하였으며 *R. solani* AG1-IA의 병원성과 관련이 있음이 밝혀졌다. 5-엔올피르빌시키미산-3-인산(EPSP) 합성효소의 알려진 저해제인 글리포세이트를 이용하여 시키미산 경로를 저해하는 것이 *R. solani* AG1-IA 및 다른 여러 식물 병원균의 영양 생장을 감소시켰다. 본 연구 결과는 재조합 발현 단백질을 이용한 *RsEPSP* 합성효소의 시험관 내 저해 연구로 보완되었다. 식물 및 알려진 주요 식물 병원체와 비교한 *RsEPSP* 합성효소의 염기서열 분석은 *RsEPSP* 합성효소 내에 독특한 영역이 존재함을 보여주었다. 모델 시스템으로 *Nicotiana benthamiana*를 사용하고 안정적인 벼 형질전환체를 이용하여, 이 독특한 영역을 숙주 유도 유전자 침묵(HIGS)을 통해 표적화하는 것이 *R. solani* AG1-IA의 생장과 병원성을 손상시킴을 입증하였다. 본 연구는 확인된 독성 유전자들에 대한 심층적인 이해의 토대를 마련하고, 식물 병원균을 제어하기 위한 중심 표적으로 시키미산 경로를 확립하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Sheath blight disease of rice caused by the fungal pathogen R. solani AG1-IA remains a big threat to rice production worldwide. A limited genetic variation in rice for tolerance to this pathogen and little success in understanding how it defeats host defence are major reasons behind it. In this study, we attempted to decode the virulence spectrum of R. solani AG1-IA in rice using time-course transcriptome analysis and functional genomics tools. Several stage-specific and commonly expressed genes were identified. Notably, the shikimate pathway emerged as an important pathway and was implicated in the virulence of R. solani AG1-IA. Inhibition of the shikimate pathway by glyphosate, a known inhibitor of 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate (EPSP) synthase, reduced the vegetative growth of R. solani AG1-IA and several other phytopathogens. Our results were complemented by in vitro inhibition studies of RsEPSP synthase using a recombinantly expressed protein. Comparative sequence analysis of RsEPSP synthase with plants and known major phytopathogens revealed a distinct region in RsEPSP synthase. Using Nicothaiana benthamiana as a model system and stable rice transgenic lines, we demonstrated that targeting this distinct region through host-induced gene silencing (HIGS) compromises the growth and virulence of R. solani AG1-IA. The study lays a foundation for a deeper understanding of the identified virulence genes and establishes the shikimate pathway as a central target to control phytopathogens.| 저자 | Kumar, V.; Prasad, A.; Goel, A.; Sharma, V. K.; Lore, J. S.; Kumar, A. |
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| 저널 | Plant biotechnology journal |
| 권·호·쪽 | 24(6), 3573-3593 |
| PMID | 41665204 |
| DOI | 10.1002/tpg2.20140 |
| MeSH | Oryza; Rhizoctonia; 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Virulence; Plant Diseases; Shikimic Acid; Glyphosate; Gene Silencing; Host-Pathogen Interactions; Glycine; Gene Expression Profiling |