日前,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所萬(wàn)建民院士團(tuán)隊(duì)克隆了調(diào)控水稻先天免疫的新基因OsCNGC9,并對(duì)其影響水稻苗期稻瘟病抗性的分子機(jī)制進(jìn)行了深入研究。該研究建立了一條從病原菌識(shí)別到鈣離子通道激活的免疫信號(hào)傳導(dǎo)途徑,填補(bǔ)了植物模式觸發(fā)的免疫反應(yīng)中缺失的重要一環(huán),也為利用OsCNGC9進(jìn)行水稻抗病遺傳改良提供了理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《細(xì)胞研究(Cell Research)》上。
稻瘟病嚴(yán)重危害水稻產(chǎn)量和品質(zhì),是世界范圍內(nèi)最具破壞性的水稻病害之一。植物主要依靠自身的免疫系統(tǒng)抵御外界病原物的入侵。因此,解析植物免疫應(yīng)答機(jī)理,有助于人類(lèi)對(duì)植物進(jìn)行抗病遺傳改良。在模式觸發(fā)的免疫反應(yīng)(PTI)中,植物通過(guò)定位于細(xì)胞膜上的模式識(shí)別受體(PRRs)識(shí)別病原相關(guān)分子模式(PAMP),從而激活PTI反應(yīng)。細(xì)胞質(zhì)中鈣離子濃度的瞬時(shí)上升一直被認(rèn)為是植物PTI反應(yīng)的早期核心事件之一。但水稻中負(fù)責(zé)介導(dǎo)這一過(guò)程的鈣離子通道仍然未知。
該團(tuán)隊(duì)以一個(gè)苗期稻瘟病抗性減弱的水稻突變體為材料,通過(guò)圖位克隆的方法獲得了一個(gè)編碼環(huán)核苷酸離子通道蛋白的基因OsCNGC9,該基因?qū)λ久缙诘疚敛】剐跃哂姓蛘{(diào)控作用。OsCNGC9被進(jìn)一步鑒定為一個(gè)鈣離子通道蛋白。在水稻PTI過(guò)程中,OsCNGC9積極調(diào)控PAMP誘導(dǎo)的胞外鈣離子內(nèi)流、活性氧爆發(fā)和PTI相關(guān)基因的表達(dá)。進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn),一個(gè)水稻PTI相關(guān)的類(lèi)受體激酶OsRLCK185可以與OsCNGC9互作,通過(guò)將其磷酸化從而改變其通道活性。使OsCNGC9過(guò)表達(dá)可以顯著提高水稻的PTI反應(yīng)和苗期稻瘟病抗性,這初步展現(xiàn)了OsCNGC9在水稻抗病遺傳改良中的潛在應(yīng)用價(jià)值。
中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所和中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所參與了部分研究工作,該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目資助。(通訊員 衛(wèi)斐)
原文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41422-019-0219-7