中國農(nóng)業(yè)科學院植保所與作科所合作揭示水稻廣譜抗病性與生長平衡機制

　　8月16日，中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所作物病原生物功能基因組研究創(chuàng)新團隊和作物科學研究所作物精準育種技術(shù)創(chuàng)新團隊合作在細胞子刊《細胞通訊》（Cell Reports）上發(fā)表了題為“A VQ-motif-containing protein fine-tunes rice immunity and growth by a hierarchical regulatory mechanism”的研究論文。該研究報道了VQ蛋白OsVQ25通過OsPUB73-OsVQ25-OsWRKY53層級調(diào)節(jié)機制平衡水稻廣譜抗病性和生長的分子機制。

 

　　水稻是我國重要的糧食作物，由稻瘟菌（ Magnaporthe oryzae ）和白葉枯菌（ Xanthomonas oryzae  pv . oryzae ）侵染引起的稻瘟病和白葉枯病是嚴重影響水稻生產(chǎn)的重要真菌性和細菌性病害。挖掘水稻廣譜抗病功能基因并解析其分子機制，對培育水稻抗病新品種和開發(fā)病害防控新策略具有重要意義。纈氨酸-谷氨酰胺（Valine-glutamine, VQ）蛋白是一類含有保守VQ基序（FxxhVQxhTG）結(jié)構(gòu)的蛋白家族。已有研究表明VQ蛋白在植物免疫反應中發(fā)揮重要作用，然而VQ蛋白調(diào)控植物抗病的分子機制還不清楚。

 

　　本研究發(fā)現(xiàn)水稻OsVQ25蛋白與水稻U-box類型E3泛素連接酶OsPUB73和轉(zhuǎn)錄因子OsWRKY53相互作用平衡水稻廣譜抗病性和生長。一方面，OsVQ25是OsPUB73泛素化的底物，OsPUB73通過26S蛋白酶體途徑促進OsVQ25的降解從而正向調(diào)控水稻對稻瘟菌及白葉枯菌的抗性 。 另一方面，OsVQ25與水稻抗性和生長調(diào)控因子OsWRKY53相互作用并抑制其轉(zhuǎn)錄活性，從而平衡水稻抗病性與生長發(fā)育。遺傳分析表明，敲除 OsVQ25 能夠增強水稻對兩種病原菌的廣譜抗性，但不影響水稻的其它主要農(nóng)藝性狀，說明OsVQ25有望成為水稻抗病性改良的優(yōu)異基因。總之，本研究揭示了OsPUB73-OsVQ25-OsWRKY53模塊平衡水稻廣譜抗病性和生長的層級調(diào)控機制，為培育廣譜抗病水稻品種提供了重要理論基礎(chǔ)和候選基因。

 

　　中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所博士研究生郝澤蕓、中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所博士研究生田金福、中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所方紅博士為論文的共同第一作者，植物保護研究所寧約瑟研究員與作物科學研究所夏蘭琴研究員為論文共同通訊作者。華中農(nóng)業(yè)大學袁猛教授和揚州大學左示敏教授等為本研究提供了大力支持。該研究得到國家自然科學基金和中國農(nóng)業(yè)科學院創(chuàng)新工程等項目的資助。