中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所揭示免疫調(diào)控模塊介導(dǎo)的植物廣譜抗病機(jī)制

　　近日，植保所作物病原生物功能基因組研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)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(jìn)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(jī)制。

 

　　水稻是全球一半以上人口的主要食物來(lái)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(wèn)題的有效手段。目前已報(bào)道的水稻廣譜抗性基因大多以細(xì)菌和真菌為抗性靶標(biāo)，水稻病毒病害作為危害水稻生產(chǎn)的重要病原物，兼顧對(duì)水稻病毒的廣譜抗性基因還鮮有報(bào)道。

 

　　該研究基于轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、酵母雙雜交文庫(kù)和蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)分析，篩選到一個(gè)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(guò)識(shí)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(hào)，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(dá)，賦予植物廣譜抗病性。

 

　　通過(guò)生化及遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)，該研究發(fā)現(xiàn)MEL通過(guò)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(guò)蛋白碳端端YφNL 基序識(shí)別底物SHMT1蛋白，從而調(diào)控對(duì)SHMT1的泛素化修飾并介導(dǎo)廣譜抗性。最后通過(guò)序列分析發(fā)現(xiàn) M  EL 在植物進(jìn)化過(guò)程中高度保守，水稻OsMEL-OsSHMT1蛋白模塊能夠調(diào)控水稻對(duì)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(gè)新型、進(jìn)化保守的廣譜抗性MEL-SHMT1蛋白模塊及其抗性分子機(jī)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(guó)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(xiàng)資金等項(xiàng)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