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研究揭示14-3-3蛋白調(diào)控水稻抗病性免疫新機(jī)制
作者：王方  來源：中國科學(xué)報(bào)
山東拓普生物工程有限公司  http://www.521google.com.cn
近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所作物病原生物功能基因組研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)揭示了一個依賴磷酸化和泛素化修飾介導(dǎo)的14-3-3蛋白級聯(lián)免疫信號通路，闡明了水稻將細(xì)胞膜表面的病原識別信號傳遞至細(xì)胞核，從而抵御稻瘟菌侵染的分子機(jī)制。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然-通訊》。
水稻是全球最重要的糧食作物之一，由稻瘟菌侵染引起的稻瘟病是危害最嚴(yán)重的真菌病害，常導(dǎo)致水稻大幅減產(chǎn)。植物通過先天免疫系統(tǒng)識別病原相關(guān)分子模式以啟動防御反應(yīng)，但細(xì)胞膜上的感知信號如何精準(zhǔn)傳遞至細(xì)胞核，并調(diào)控抗病相關(guān)基因的表達(dá)，一直是植物免疫學(xué)領(lǐng)域中的核心科學(xué)問題。14-3-3蛋白是真核生物中高度保守的調(diào)控蛋白，在植物免疫中發(fā)揮重要作用，但其穩(wěn)態(tài)調(diào)控機(jī)制仍不清楚。
該研究發(fā)現(xiàn)，水稻中的兩個同源14-3-3蛋白OsGF14f和OsGF14c是稻瘟病抗性的正調(diào)控因子。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這兩種蛋白能夠被26S蛋白酶體系統(tǒng)降解。在優(yōu)化篩選鑒定體系基礎(chǔ)上，利用團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制的水稻E3泛素連接酶文庫（UbE3文庫），鑒定出同時靶標(biāo)OsGF14f和OsGF14c的E3泛素連接酶OsPUB20。OsPUB20通過泛素化修飾OsGF14f和OsGF14c，促進(jìn)其通過26S蛋白酶體途徑降解，從而負(fù)調(diào)控水稻對稻瘟菌的抗性。然而，當(dāng)水稻感知到幾丁質(zhì)信號后，類受體激酶OsRLCK185特異性磷酸化OsPUB20蛋白的第153位蘇氨酸（Thr153），從而削弱OsPUB20與OsGF14f的相互作用，進(jìn)而抑制OsPUB20對OsGF14f的泛素化降解，導(dǎo)致OsGF14f蛋白積累，增強(qiáng)水稻的抗病性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，稻瘟菌侵染情況下，OsGF14f蛋白會快速轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核，并在核內(nèi)通過26S蛋白酶體途徑降解OsWRKY42。OsWRKY42的降解解除了其對茉莉酸信號通路基因OsAOS2和OsJAZ8的轉(zhuǎn)錄抑制，從而提升水稻的稻瘟病抗性。
研究構(gòu)建了一個新的免疫級聯(lián)信號模塊“類受體激酶OsRLCK185-E3泛素連接酶OsPUB20-14-3-3蛋白-轉(zhuǎn)錄因子OsWRKY42”。首次在植物免疫過程中發(fā)現(xiàn)靶向14-3-3蛋白的E3泛素連接酶，深入解析了14-3-3蛋白的穩(wěn)態(tài)調(diào)控和核質(zhì)穿梭機(jī)制，不僅為深入理解植物免疫信號從細(xì)胞膜到細(xì)胞核的傳導(dǎo)機(jī)制提供了新視角，也為水稻抗病分子育種提供了新靶點(diǎn)和理論依據(jù)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-026-69627-2
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