中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保所揭示過(guò)氧化氫酶介導(dǎo)稻瘟病抗性的新機(jī)制

　　近日，中國(guó)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)在《植物生理》（ Plant Physiology ）上在線發(fā)表了題為“Rice catalase OsCATC is degraded by the E3 ligase APIP6 to negatively regulate immunity”的研究論文，報(bào)道了稻瘟菌效應(yīng)蛋白AvrPiz-t和水稻E3泛素連接酶APIP6共同靶向過(guò)氧化氫酶OsCATC，通過(guò)調(diào)控活性氧的積累調(diào)節(jié)稻瘟病抗性的分子機(jī)制。

 

　　泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解是真核生物體內(nèi)最重要的翻譯后修飾調(diào)控機(jī)制之一，在植物的生長(zhǎng)、發(fā)育和逆境脅迫應(yīng)答過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。其中E3泛素連接酶決定了對(duì)靶蛋白的特異性選擇，因此E3泛素連接酶和靶蛋白的鑒定是泛素化研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。該團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn)稻瘟菌效應(yīng)蛋白AvrPiz-t與水稻E3泛素連接酶APIP6相互作用，并互相促進(jìn)降解。水稻中異源表達(dá) AvrPiz-t 和沉默 APIP6 都會(huì)顯著抑制flg22激發(fā)的活性氧產(chǎn)生。然而，AvrPiz-t和APIP6如何調(diào)控活性氧的積累還不清楚。

 

　　該研究發(fā)現(xiàn)APIP6與過(guò)氧化氫酶OsCATC直接相互作用，并降解OsCATC從而抑制其清除過(guò)氧化氫（活性氧的主要成分）的效率，水稻 oscatc 突變體積累大量的過(guò)氧化氫，誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的發(fā)生并增強(qiáng)對(duì)稻瘟菌的抗病性。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)AvrPiz-t也能與OsCATC相互作用，并促進(jìn)其清除過(guò)氧化氫的效率。該研究證明，當(dāng)?shù)疚辆秩舅緯r(shí)，稻瘟菌分泌效應(yīng)蛋白AvrPiz-t促進(jìn)OsCATC清除過(guò)氧化氫，為稻瘟病侵染創(chuàng)造更有利的條件；為了抵御稻瘟菌的侵染，E3泛素連接酶APIP6同時(shí)靶向稻瘟菌AvrPiz-t和水稻OsCATC進(jìn)行降解，以增加活性氧的產(chǎn)生，從而激活水稻防御反應(yīng)。該研究率先鑒定了降解過(guò)氧化氫酶的E3泛素連接酶，揭示了稻瘟菌與水稻互作過(guò)程中通過(guò)調(diào)控過(guò)氧化氫酶清除活性氧效率介導(dǎo)抗病性的分子機(jī)制，為水稻抗病分子育種提供了理論依據(jù)和基因資源。

 

　　中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所寧約瑟研究員為該論文的通訊作者，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所和深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所聯(lián)合培養(yǎng)博士后尤小滿和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所博士后張帆為共同第一作者。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)儲(chǔ)成才教授等參與了該項(xiàng)研究。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。