植物抗病功能基因组研究团队揭示VOZ转录因子介导的水稻抗稻瘟病新机制

      近日,植物病虫害生物学国家重点实验室植物抗病功能基因组研究团队在植物学知名期刊《分子植物(Molecular Plant)》上发表了题为“Two VOZ Transcription Factors Link An E3 Ligase and An NLR Immune Receptor to Modulate Immunity in Rice”的研究文章。该研究发现高等植物特有的维管植物单锌指转录因子是先天免疫的关键因子,揭示了VOZ转录因子作为桥梁连通泛素连接酶对抗病蛋白调控的分子机制。
      由稻瘟菌( Magnaporthe oryzae )侵染引起的稻瘟病是水稻生产上最严重的真菌病害,鉴定和利用抗病基因是生产上防控稻瘟病最为经济、有效和环保的策略。该团队前期研究先后克隆了稻瘟病广谱抗性基因 Piz-t 及其对应的无毒基因 AvrPiz-t ,并应用于生产实践。进一步研究发现AvrPiz-t通过靶标水稻转录因子APIP5(2016,Current Biology)、E3泛素连接酶APIP6APIP102012,Plant Cell;2015,Molecular Plant;2016,PLoS Pathogens)、钾离子通道蛋白OsAKT12018,PLoS Pathogens)和胰蛋白酶抑制剂APIP42020,Plant Biotechnology Journal)调控稻瘟菌的致病性和水稻的抗病性。然而,抗病蛋白Piz-t介导的抗病机制以及泛素连接酶APIP10如何促进Piz-t蛋白的降解还不清楚。
      该研究发现APIP10VOZ家族在水稻中的两个同源蛋白OsVOZ1OsVOZ2存在特异的相互作用,并通过26S蛋白酶体途径促进其降解,表明OsVOZ1/OsVOZ2APIP10泛素化的底物。转录活性分析发现OsVOZ1具有转录抑制活性,OsVOZ2具有转录激活活性,而OsVOZ1可以促进OsVOZ2的转录激活活性,表明二者可能协同发挥作用。功能研究表明 OsVOZ1/OsVOZ2 功能冗余并协同性地负调控水稻细胞死亡和基础抗性。进一步发现OsVOZ1/OsVOZ2能够与抗病蛋白Piz-t相互作用,在 Piz-t 背景下抑制表达 OsVOZ1/OsVOZ2 削弱了Piz-t的转录水平、蛋白积累和对非亲和小种的抗病性。说明APIP10通过OsVOZ1/OsVOZ2调控Piz-t介导的免疫反应。该研究率先鉴定了泛素连接酶APIP10在水稻中的底物蛋白,并发现维管植物单锌指转录因子在水稻基础抗病和特异性抗病过程中都发挥着关键作用,为创制新的病害防控策略和抗病分子育种奠定了理论基础。
      植物病虫害生物学国家重点实验室博士后汪激扬和王如意为论文共同第一作者。宁约瑟研究员为文章的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划项目和博士后基金等项目的资助。
      原文链接:https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(20)30384-1