中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保所揭示免疫調(diào)控模塊介導(dǎo)的植物廣譜抗病機制

　　近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保所作物病原生物功能基因組研究創(chuàng)新團隊在《The Plant Cell》在線發(fā)表題為“An Evolutionarily Conserved C4HC3-type E3 Ligase Regulates Plant Broad-Spectrum Resistance Against Pathogens”的研究論文，該研究揭示了一種進化保守的免疫調(diào)控模塊并系統(tǒng)解析了其介導(dǎo)的廣譜抗病分子機制。

 

　　水稻是全球一半以上人口的主要食物來源。水稻病害是制約水稻產(chǎn)量的重要因素，挖掘新的廣譜抗性基因從而培育高抗的作物新品種是解決病害問題的有效手段。目前已報道的水稻廣譜抗性基因大多以細菌和真菌為抗性靶標，水稻病毒病害作為危害水稻生產(chǎn)的重要病原物，兼顧對水稻病毒的廣譜抗性基因還鮮有報道。

 

　　該研究基于轉(zhuǎn)錄組測序、酵母雙雜交文庫和蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)分析，篩選到一個調(diào)控水稻條紋病毒侵染的新型泛素連接酶MEL。研究發(fā)現(xiàn)MEL通過識別并降解植物光呼吸通路中的核心因子絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶SHMT1激發(fā)植物免疫信號，如誘導(dǎo)線粒體活性氧積累、激活絲裂原活化蛋白激酶通路以及誘導(dǎo)病程相關(guān)基因上調(diào)表達，賦予植物廣譜抗病性。

 

　　通過生化及遺傳學(xué)實驗，該研究發(fā)現(xiàn)MEL通過蛋白氮端SWIM結(jié)構(gòu)域的半胱氨酸產(chǎn)生分子間二硫鍵形成二聚體，然后通過蛋白碳端端YφNL 基序識別底物SHMT1蛋白，從而調(diào)控對SHMT1的泛素化修飾并介導(dǎo)廣譜抗性。最后通過序列分析發(fā)現(xiàn) M  EL 在植物進化過程中高度保守，水稻OsMEL-OsSHMT1蛋白模塊能夠調(diào)控水稻對水稻條紋葉枯病、稻瘟病及水稻白葉枯病的廣譜抗性。該研究系統(tǒng)解析了植物一個新型、進化保守的廣譜抗性MEL-SHMT1蛋白模塊及其抗性分子機制，為廣譜抗性基因 M  EL 應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。

 

　　博士后傅帥和博士研究生王坤為該論文第一作者，周雪平教授為通訊作者，該研究得到國家自然科學(xué)青年基金和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究體系專項資金等項目資助。

 

　　本論文鏈接：https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koac055/6529404?guestAccessKey=“7cbcd124-cebe-4753-a029-9d6d0a4e95e7