2022年11月15日，植物保護學院分子植物病毒學研究團隊在《The Plant Journal》上在線發(fā)表了題為“The 'Candidatus Phytoplasma tritici' effector SWP12 degrades the transcription factor TaWRKY74 to suppress wheat resistance”的研究論文，揭示了小麥藍矮植原體效應子SWP12的功能及其作用機理。該研究闡述了一個與小麥轉錄因子TaWRKY74互作的小麥藍矮植原體效應子SWP12，其能通過泛素依賴途徑介導TaWRKY74的降解，降低植物ROS積累并且提高NDH活性，削弱小麥防御應答以促進植原體侵染的作用機制。植物保護學院吳云鋒教授和趙磊副教授為該論文的共同通訊作者，博士研究生白碧鑫為該論文的第一作者。
小麥藍矮植原體（ 'Candidatus Phytoplasma tritici‘）是一種韌皮部局限性寄生的原核生物，引起的小麥藍矮病（Wheat blue dwarf）危害我國廣大西北地區(qū)冬小麥，威脅糧食安全。在田間由昆蟲介體異沙葉蟬（ Psammotettix alienus ）持久?；詡鞑チ餍小Ｖ参镌诟兄苍w侵染時，氧化防御系統(tǒng)被高度激活，ROS作為重要的信號分子，參與植物抵抗病原菌侵染的防御調節(jié)。NADH 脫氫酶復合體（NDH）活性是植物重要的免疫預警組成部分，沉默組裝因子CRR6導致的低水平NDH活性使植物保持高度免疫警覺和廣譜抗病特性。TaWRKY74不僅刺激ROS的生成，還通過作用于TaCRR6的啟動子損害植物NDH活性，是小麥抗病性的一個正向調控因子。小麥藍矮植原體在侵染過程中向寄主分泌效應子SWP12，它可以靶向降解TaWRKY74削弱植物免疫反應，促進植原體的侵染。
在小麥與植原體互作中，ROS被高度誘導生成，表達效應子SWP12顯著抑制了植物中的ROS積累，促進了植原體的積累。通過酵母雙雜交文庫篩選，利用蛋白互作技術，鑒定到一個與SWP12特異性互作的小麥轉錄因子TaWRKY74。瞬時表達TaWRKY74接種植原體發(fā)現(xiàn)，ROS積累顯著上升， TaCRR6 轉錄水平和NDH活性顯著下降，植原體積累顯著減少。進一步沉默TaWRKY74接種植原體發(fā)現(xiàn)， TaCRR6 轉錄水平顯著上調，植原體積累顯著增加。這些結果表明TaWRKY74是一個重要的小麥抵抗植原體侵染的正向調控因子。
共表達SWP12和TaWRKY74與單獨表達TaWRKY74相比，植原體能夠在共表達的植株上正常積累，ROS積累和NDH活性也趨于正常水平。通過引入蛋白酶體抑制劑MG-132和泛素鏈形成的負性抑制蛋白DesGlyGly-ubiquitin （Ub?GG）進行試驗分析，研究明確了SWP12可以提高TaWRKY74的泛素化修飾水平，導致了TaWRKY74的泛素依賴性降解。同時，由于降解導致抑制 TaCRR6 啟動子活性的TaWRKY74減少，NDH活性也隨之上升。進一步研究發(fā)現(xiàn)，瞬時沉默 TaCRR6 的小麥對植原體的抗性增強。因此，本研究鑒定了一個降低植物免疫反應的效應子SWP12，在促進植原體自身侵染的過程中，靶向降解寄主轉錄因子TaWRKY74，并且間接提高 TaCRR6 的轉錄增強NDH活性，該機理的明確將為開發(fā)新的小麥藍矮病防控策略提供重要價值。
該研究得到國家自然科學基金和博士后創(chuàng)新人才支持計劃的資助。
原文鏈接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16029
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魯公網安備 37060202000128號
