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人才强校 | 中国农大刘俊团队最新研究揭示水稻抗稻瘟病新机制
2022-06-27
供稿单位 / 招生办公室 浏览次数/

6月14日,《细胞通讯》(Cell Reports)杂志发表中国农业大学刘俊课题组的研究论文《一个水稻蛋白调控内质网稳态并协同转录因子激发稻瘟病抗性》(A rice protein modulates endoplasmic reticulum homeostasis and coordinates with a transcription factor to initiate blast disease resistance)。该研究揭示了水稻中HVA22家族蛋白调控内质网稳态进而激活水稻免疫的新机制。

稻瘟病作为危害水稻的重要病害,每年造成水稻大幅度减产。而内质网是真核细胞中决定分泌蛋白最终归宿的场所,已有研究报道病原菌引起的生物胁迫极易导致内质网应激反应的发生,但是病原菌侵染引发的内质网应激反应与植物免疫响应激活间的关系尚不明确。

研究者首先通过转录组数据分析,发现水稻中OsHLP1 基因响应稻瘟菌侵染表达显著上调。OsHLP1 过表达植株显著增强对稻瘟病的抗病性,而OsHLP1 缺失则导致水稻对稻瘟菌的敏感性增加。OsHLP1 蛋白定位于内质网,增加其蛋白水平会破坏内质网的网格状构型,引起内质网解聚,并导致水稻对内质网应激反应敏感。

HVA22家族蛋白OsHLP1调控水稻细胞内质网稳态和抗病性

进一步研究者通过酵母文库筛选获得互作蛋白OsNTL6,该蛋白是NAC 家族的一个转录因子。BiFC 实验表明OsHLP1 与OsNTL6 在内质网发生互作,但后者的跨膜结构域发生剪切可进入细胞核调控下游抗病基因的表达。与OsHLP1 相反,OsNTL6 过表达水稻对稻瘟病的抗病性显著降低,而OsNTL6 缺失增强了水稻对稻瘟菌的抗性。遗传学证据显示,OsNTL6 逆行信号拮抗OsHLP1 激活的水稻对稻瘟病的抗性,并且缓解OsHLP1 引起的内质网解聚,降低OsHLP1 上调表达导致的内质网应激敏感性。

OsHLP1与NAC家族蛋白协同调控内质网稳态和对稻瘟病的抗性

综上所述,该研究首次发现了水稻中的一个新型家族蛋白HVA22调控内质网稳态,并证明了内质网稳态在调控水稻对稻瘟菌抗性过程中具有重要的作用。

中国农业大学植物保护学院博士后孟凡伟为论文的第一作者,中国农业大学刘俊教授为论文的通讯作者。中国农业大学赵文生教授,南京农业大学张正光教授、刘木星副研究员和中国科学院微生物研究所孔照胜研究员也参与了该研究,该研究得到了国家自然科学基金和中科院战略先导专项的支持。