植物抗病功能基因组研究团队揭示线粒体分裂介导的水稻与稻瘟菌互作新机制

      线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,通过不断的分裂与融合处于一定的动态平衡之中。线粒体的融合分裂过程,对维持细胞的正常生理功能有着重要作用。在哺乳动物细胞中,线粒体融合增强了抗病毒免疫反应,线粒体分裂则抑制了抗病毒免疫反应。然而,线粒体动态发育在植物免疫反应中是否发挥重要作用尚不清楚。
      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Science Advances上发表了题为“A fungal effector targets a heat shock-dynamin protein complex to modulate mitochondrial dynamics and reduce plant immunity”的研究,该研究通过分析鉴定稻瘟菌效应蛋白MoCDIP4在水稻中靶标线粒体分裂相关的OsDjA9-OsDRP1E蛋白复合体,探究了线粒体分裂和抗病反应间的相互作用关系。
      该研究以稻瘟菌效应蛋白MoCDIP4展开,发现鸟苷三磷酸酶类动力相关蛋白OsDRP1E是水稻线粒体分裂因子。同时,DnaJ蛋白OsDjA9可通过自噬降解途径对OsDRP1E的蛋白质丰度进行精细调控,维持线粒体内稳态。而效应蛋白MoCDIP4可和OsDRP1E竞争结合OsDjA9,从而阻止OsDjA9对OsDRP1E的降解,导致OsDRP1E蛋白质积累和线粒体过度分裂。进一步研究发现OsDRP1E 和MoCDIP4的过表达水稻植株以及OsDjA9的敲除水稻突变体的线粒体变小,对稻瘟菌的抗性减弱;而OsDRP1E的敲除突变体和OsDjA9过表达植株的线粒体变大,对稻瘟菌的抗性增强。因此,MoCDIP4与OsDjA9通过影响OsDRP1E的蛋白丰度来调控水稻的线粒体分裂和免疫反应。该研究不仅阐明了稻瘟菌效应蛋白通过靶标水稻线粒体分裂相关的OsDRP1E-OsDjA9蛋白复合体,影响线粒体分裂,削弱寄主的抗病性这一新型的侵染策略。同时揭示了水稻线粒体分裂和抗病之间的相互关系,为水稻稻瘟病的防控提供了新思路。
      植物病虫害生物学国家重点实验室与中国农业大学联合培养的博士研究生徐国娟为论文的第一作者,王旭丽副研究员等2人为文章的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、转基因生物新品种培育科技重大专项项目资助。
      论文链接:https://advances.sciencemag.org/content/6/48/eabb7719