華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)者在大豆與大豆孢囊線蟲(chóng)互作早期免疫響應(yīng)機(jī)制方面取得進(jìn)展

　　2月2日，The Plant Cell在線發(fā)表了我校植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院郭曉黎教授課題組題為“Mitogen-activated protein kinases MPK3 and MPK6 phosphorylate receptor-like cytoplasmic kinase CDL1 to regulate soybean basal immunity”的研究論文，發(fā)現(xiàn)大豆LecRKs-CDL1-MPK3/6通路調(diào)控大豆孢囊線蟲(chóng)抗性，并揭示了MAPK通過(guò)磷酸化CDL1正反饋增強(qiáng)免疫反應(yīng)的新機(jī)制。

 

　　大豆孢囊線蟲(chóng)（Heterodera glycines Ichinohe）為大豆根部重要病害，在世界大豆主要生產(chǎn)國(guó)例如美國(guó)、巴西、阿根廷以及中國(guó)等國(guó)廣泛存在，是制約大豆產(chǎn)量和品質(zhì)提高的重要因素。使用抗性品種可有效防治該病害，但目前商業(yè)化抗性品種的抗性多來(lái)源于Rhg1和Rhg4兩個(gè)主效抗性位點(diǎn)，單一抗性資源的長(zhǎng)期使用導(dǎo)致新的生理小種出現(xiàn)，防治效果降低。解析大豆識(shí)別和響應(yīng)孢囊線蟲(chóng)侵染的分子機(jī)制，將為大豆抗病分子育種提供理論依據(jù)和潛在基因資源。

 

　　在與病原物長(zhǎng)期互作中，植物演化出一套復(fù)雜精密的先天免疫系統(tǒng)來(lái)識(shí)別病原物，并激活一系列的抗病信號(hào)通路，啟動(dòng)植物的免疫反應(yīng)。相比其它病原物，目前對(duì)植物如何感知線蟲(chóng)侵染及下游相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的了解依然非常有限，相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)組分有待進(jìn)一步挖掘。2024年2月2日，The Plant Cell在線發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學(xué)郭曉黎教授課題組題為“Mitogen-activated protein kinases MPK3 and MPK6 phosphorylate receptor-like cytoplasmic kinase CDL1 to regulate soybean basal immunity”的研究論文，發(fā)現(xiàn)大豆LecRKs-CDL1-MPK3/6通路調(diào)控大豆孢囊線蟲(chóng)抗性，并揭示了MAPK通過(guò)磷酸化CDL1正反饋增強(qiáng)免疫反應(yīng)的新機(jī)制。

 

　　本研究基于定量磷酸化蛋白質(zhì)組分析和生化試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)大豆孢囊線蟲(chóng)侵染激活大豆根部MAPK信號(hào)通路，GmMKK4-GmMPK3/6正調(diào)控大豆孢囊線蟲(chóng)抗性；進(jìn)一步試驗(yàn)表明GmMPK3/6與胞質(zhì)類(lèi)受體激酶GmCDL1互作，并磷酸化其Thr-372位點(diǎn)增強(qiáng)蛋白穩(wěn)定性，通過(guò)正反饋調(diào)控機(jī)制放大免疫信號(hào)；利用IP-MS/MS鑒定到GmCDL1上游的兩個(gè)L型凝集素類(lèi)受體激酶GmLecRK02g/08g與GmCDL1互作，并磷酸化其激活環(huán)中三個(gè)保守的磷酸化位點(diǎn)（Thr-231、Ser-234和Thr-235），活化后的GmCDL1從受體復(fù)合體中解離進(jìn)而激活下游免疫信號(hào)通路。此外，GmLecRKs-GmCDL1-GmMPK3/6信號(hào)通路在調(diào)控大豆其它根部病害中也可能發(fā)揮重要作用。相關(guān)研究結(jié)果揭示了大豆響應(yīng)孢囊線蟲(chóng)侵染早期的磷酸化信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制，拓展了對(duì)大豆根部基礎(chǔ)免疫抗性的認(rèn)識(shí)。

 

　　華中農(nóng)業(yè)大學(xué)張磊博士為該論文的第一作者，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)微生物資源發(fā)掘與利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室郭曉黎教授為通訊作者。該研究得到了普渡大學(xué)張磊教授和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)曹揚(yáng)榮教授的大力幫助。博士研究生鄧苗苗、已畢業(yè)碩士生祝群、譚遠(yuǎn)華也參與了本研究部分工作。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)自主科技創(chuàng)新基金、博士后面上和湖北省自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目的資助。

 

　　論文鏈接：https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koae008/7596134?searchresult=1