科學家發(fā)現(xiàn)水稻免疫和廣譜抗病負調控新機制

　　2017年11月13日，《PLOS PATHOGENS》雜志在線發(fā)表了中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態(tài)研究所何祖華研究組題為“GDSL lipases modulate immunity through lipid homeostasis in rice”的研究論文。該研究揭示了GDSL酯酶OsGLIP1和OsGLIP2通過脂類代謝，從而調控水稻免疫反應和抑制抗病性的新機制。

 

　　越來越多的證據(jù)表明，脂類及其代謝物在植物和病原菌的互作中發(fā)揮著重要的作用，而酯酶催化了脂類的代謝，但酯酶及其代謝產(chǎn)物如何調控植物的免疫反應機制少見報道。何祖華課題組通過對水稻廣譜抗病材料的表達組分析發(fā)現(xiàn)兩個GDSL酯酶基因OsGLIP1和OsGLIP2的表達受病原菌侵染和防衛(wèi)激素水楊酸（SA）的抑制。OsGLIP1和OsGLIP2蛋白可以催化4-硝基苯乙酯和4-硝基苯丁酯的水解，證明它們具有酯酶活性。OsGLIP1主要在葉片和葉鞘表達，而OsGLIP2主要在節(jié)和節(jié)間中有表達，表明它們具有組織表達互補的生物學功能。同時下調OsGLIP1 和OsGLIP2基因的表達可以提高水稻對真菌和細菌病原菌的廣譜抗病性，而OsGLIP1和OsGLIP2 的過表達植株則增強對病原菌的敏感性。系統(tǒng)的蛋白定位研究發(fā)現(xiàn)OsGLIP蛋白的脂肪體和內質網(wǎng)的定位對于它們的免疫抑制功能是必須的。系統(tǒng)的酯類代謝譜分析表明，OsGLIP1 和 OsGLIP2系統(tǒng)調節(jié)不同酯類成分的動態(tài)平衡，尤其發(fā)現(xiàn)單半乳糖基二?；视停╩onogalactosyldiacylglycerol, MGDG）和二半乳糖二酰基丙三醇（digalactosyldiacylglycerol, DGDG）在OsGLIP過表達的植物中累積，但在OsGLIP-RNAi的植株中下調。研究者進一步通過幼苗培養(yǎng)證明MGDG和DGDG可以抑制免疫反應，降低植物的抗病性。因此OsGLIP1和OsGLIP2是水稻抗病性的負調控因子。該工作不僅為植物免疫調控研究提供新的方向，也為作物高抗高產(chǎn)分子設計育種提供了理論基礎。

 

　　該工作由共同第一作者高明君、尹昕和楊衛(wèi)兵等完成。受國家自然科學基金委、國家轉基因新品種培育重大專項和上海市科委項目資助。