農(nóng)學(xué)院周雪平團(tuán)隊(duì)發(fā)文揭示一種新型泛素連接酶介導(dǎo)的廣譜抗病機(jī)制
2022年2月16日，周雪平團(tuán)隊(duì)在《The Plant Cell》發(fā)表題為“An Evolutionarily Conserved C4HC3-type E3 Ligase Regulates Plant Broad-Spectrum Resistance Against Pathogens”的研究論文，該研究揭示一種進(jìn)化保守的免疫調(diào)控模塊并系統(tǒng)解析了其介導(dǎo)的廣譜抗病的分子機(jī)制。
水稻是全球一半以上人口的主要食物來源。水稻病害是制約水稻產(chǎn)量的重要因素，挖掘新的廣譜抗性基因從而培育高抗的作物新品種是解決病害問題的有效手段。目前已報(bào)道的水稻廣譜抗性基因大多以細(xì)菌和真菌為抗性靶標(biāo)，水稻病毒病害作為危害水稻生產(chǎn)的重要病原物，兼顧對水稻病毒的廣譜抗性基因還鮮有報(bào)道。
該研究基于轉(zhuǎn)錄組測序、酵母雙雜交文庫和蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)分析，篩選到一個調(diào)控水稻條紋病毒侵染的新型C4HC3類型E3泛素連接酶MEL。研究發(fā)現(xiàn)MEL通過識別并降解植物光呼吸通路中的核心因子絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶SHMT1激發(fā)植物免疫信號，如誘導(dǎo)線粒體ROS積累、激活MAPK通路以及誘導(dǎo)病程相關(guān)基因上調(diào)表達(dá)，賦予植物廣譜抗病性。
通過生化及遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)，該研究發(fā)現(xiàn)MEL通過N端SWIM結(jié)構(gòu)域的半胱氨酸產(chǎn)生分子間二硫鍵形成二聚體，然后通過C端YφNL motif識別底物SHMT1，從而調(diào)控對SHMT1的泛素化修飾并介導(dǎo)廣譜抗性。最后通過序列分析發(fā)現(xiàn)MEL在植物進(jìn)化過程中高度保守，水稻OsMEL-OsSHMT1蛋白模塊能夠調(diào)控水稻對水稻條紋葉枯病、稻瘟病及水稻白葉枯病的廣譜抗性。該研究系統(tǒng)解析了植物一個新型、進(jìn)化保守的廣譜抗性MEL-SHMT1蛋白模塊及其抗性分子機(jī)制，為廣譜抗性基因MEL應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。
近年來，周雪平、吳建祥教授領(lǐng)銜的水稻病毒研究團(tuán)隊(duì)在水稻病毒與植物互作、水稻病毒與傳毒介體昆蟲互作等方面取得了一系列高水平研究成果，先后在《Molecular Plant》（2018年）、《Autophagy》（2021年）、《PloS Pathogens》（2021年）發(fā)表研究成果，并在國際知名綜述期刊《Annual Review of Phytopathology》（2021年）發(fā)文總結(jié)水稻條紋病毒近20年研究進(jìn)展。同時，該團(tuán)隊(duì)二十年來在植物病毒（包括水稻病毒）高靈敏、快速檢測等方面開發(fā)了一系列產(chǎn)品，獲批專利50余項(xiàng)，開發(fā)的植物病毒快速檢測試劑盒為我國作物病毒病害的早期檢測預(yù)警及源頭防控提供了重要技術(shù)支撐。
博士后傅帥和博士研究生王坤為該論文第一作者，周雪平教授為通訊作者，該研究得到國家自然科學(xué)青年基金和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究體系專項(xiàng)資金等項(xiàng)目資助。
浙江大學(xué)水稻病毒研究團(tuán)隊(duì)相關(guān)研究論文鏈接：
《Molecular Plant》（2018年）：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205217303660?via%3Dihub
《Autophagy》（2021年）：
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15548627.2021.1954773
《PloS Pathogens》（2021年）：
https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1009370
《Annual Review of Phytopathology》（2021年）：
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