7月13日，Plant Biotechnology Journal 在線發(fā)表了由中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所上海植物逆境生物學(xué)研究中心Yoji Kawano研究組和福建農(nóng)林大學(xué)劉仁義研究組合作完成的題為Identification of endogenous small peptides involved in rice immunity through transcriptomics- and proteomics-based screening 的研究論文，給有效鑒定植物水稻免疫相關(guān)的小分泌蛋白質(zhì)帶來了新思路。
在動物體中，許多被稱之為細(xì)胞因子的內(nèi)源小肽，如白細(xì)胞介素、干擾素等作為信號分子在免疫過程中發(fā)揮重要作用。與動物細(xì)胞因子相似，當(dāng)植物受到創(chuàng)傷或病蟲害的侵染，植物也會產(chǎn)生內(nèi)源信號小肽，它們被稱作植物細(xì)胞因子（phytocytokines）。但是植物細(xì)胞因子在植物體內(nèi)含量極低，利用生化方法純化植物細(xì)胞非常困難。近年來，一些關(guān)鍵技術(shù)使得植物科學(xué)中高通量轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)研究的應(yīng)用日益增多。然而，當(dāng)單獨(dú)使用這些技術(shù)時，存在一些局限性。這些“組學(xué)”數(shù)據(jù)集的綜合分析可以提供互補(bǔ)的信息，并可以獲取更多的有用的結(jié)論。
Yoji Kawano研究組和劉仁義研究組設(shè)計(jì)了一個將轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白組學(xué)結(jié)合的方法，利用水稻植株和懸浮細(xì)胞兩個體系，篩選能被稻瘟病菌Magnaporthe. oryzae （M. oryzae） 侵染和幾丁質(zhì)處理而誘導(dǎo)的植物細(xì)胞因子的前體蛋白質(zhì)和小分泌蛋白質(zhì)（SSPs）。通過RNA-seq共鑒定得到2454個基因，并且利用質(zhì)譜鑒定到3327個蛋白質(zhì)被稻瘟病菌和幾丁質(zhì)所激活。最后，篩選鑒定得到236個小分泌蛋白質(zhì)，包括兩個已知的植物細(xì)胞因子家族，快速堿化因子（RALFs）和植物磺肽素（PSKs），以及許多免疫相關(guān)的蛋白質(zhì)家族，比如蛋白酶抑制劑（PIs）和發(fā)病機(jī)理相關(guān)蛋白家族（PRs）。其中一個命名為免疫應(yīng)答肽（IRP）的新基因，它可能編碼一個植物細(xì)胞因子。細(xì)菌肽聚糖和幾丁質(zhì)處理能夠誘導(dǎo)IRP的表達(dá)并且?guī)锥≠|(zhì)可以誘導(dǎo)IRP分泌到水稻細(xì)胞外。在過表達(dá)IRP的水稻懸浮細(xì)胞中，抗病相關(guān)基因PAL1表達(dá)被激活。另外，與野生型相比，分裂素激活蛋白激酶（MAPKs）的活性在過表達(dá)IRP的水稻懸浮細(xì)胞中增強(qiáng)，表明IRP在水稻免疫中起著積極的作用。
該研究建立了一個簡單且高效的方法，能夠鑒定在水稻免疫過程中發(fā)揮重要功能的小分泌蛋白質(zhì)。更為重要的是，這個方法將有助于發(fā)現(xiàn)在植物生命活動中發(fā)揮不同功能的小分泌蛋白質(zhì)。
該研究獲得中科院、中科院先導(dǎo)項(xiàng)目B、國家自然科學(xué)基金等的資助。王萍渝和姚少倫為該論文共同第一作者， Yoji Kawano和劉仁義為該論文的通訊作者。
圖：鑒定水稻免疫相關(guān)的小分泌蛋白質(zhì)（SSPs）的方法
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