線粒體是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場所，通過不斷的分裂與融合處于一定的動態(tài)平衡之中。線粒體的融合分裂過程，對維持細(xì)胞的正常生理功能有著重要作用。在哺乳動物細(xì)胞中，線粒體融合增強(qiáng)了抗病毒免疫反應(yīng)，線粒體分裂則抑制了抗病毒免疫反應(yīng)。然而，線粒體動態(tài)發(fā)育在植物免疫反應(yīng)中是否發(fā)揮重要作用尚不清楚。
近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所作物有害生物功能基因組研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在Science Advances上發(fā)表了題為“A fungal effector targets a heat shock-dynamin protein complex to modulate mitochondrial dynamics and reduce plant immunity”的研究，該研究通過分析鑒定稻瘟菌效應(yīng)蛋白MoCDIP4在水稻中靶標(biāo)線粒體分裂相關(guān)的OsDjA9-OsDRP1E蛋白復(fù)合體，探究了線粒體分裂和抗病反應(yīng)間的相互作用關(guān)系。
該研究以稻瘟菌效應(yīng)蛋白MoCDIP4展開，發(fā)現(xiàn)鳥苷三磷酸酶類動力相關(guān)蛋白OsDRP1E是水稻線粒體分裂因子。同時，DnaJ蛋白OsDjA9可通過自噬降解途徑對OsDRP1E的蛋白質(zhì)豐度進(jìn)行精細(xì)調(diào)控，維持線粒體內(nèi)穩(wěn)態(tài)。而效應(yīng)蛋白MoCDIP4可和OsDRP1E競爭結(jié)合OsDjA9，從而阻止OsDjA9對OsDRP1E的降解，導(dǎo)致OsDRP1E蛋白質(zhì)積累和線粒體過度分裂。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)OsDRP1E 和MoCDIP4的過表達(dá)水稻植株以及OsDjA9的敲除水稻突變體的線粒體變小，對稻瘟菌的抗性減弱；而OsDRP1E的敲除突變體和OsDjA9過表達(dá)植株的線粒體變大，對稻瘟菌的抗性增強(qiáng)。因此，MoCDIP4與OsDjA9通過影響OsDRP1E的蛋白豐度來調(diào)控水稻的線粒體分裂和免疫反應(yīng)。該研究不僅闡明了稻瘟菌效應(yīng)蛋白通過靶標(biāo)水稻線粒體分裂相關(guān)的OsDRP1E-OsDjA9蛋白復(fù)合體，影響線粒體分裂，削弱寄主的抗病性這一新型的侵染策略。同時揭示了水稻線粒體分裂和抗病之間的相互關(guān)系，為水稻稻瘟病的防控提供了新思路。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的博士研究生徐國娟為論文的第一作者。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所王旭麗副研究員等2人為文章的共同通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金、轉(zhuǎn)基因生物新品種培育科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/6/48/eabb7719
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