近日，中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所作物有害生物功能基因組研究創(chuàng)新團隊在植物學知名期刊《分子植物（Molecular Plant）》上發(fā)表了題為“Two VOZ Transcription Factors link An E3 Ligase and An NLR Immune Receptor to Modulate Immunity in Rice”的研究文章。該研究發(fā)現(xiàn)高等植物特有的維管植物單鋅指轉錄因子是先天免疫的關鍵因子，揭示了VOZ轉錄因子作為橋梁連通泛素連接酶對抗病蛋白調控的分子機制。
由稻瘟菌（ Magnaporthe oryzae ）侵染引起的稻瘟病是水稻生產(chǎn)上最嚴重的真菌病害，鑒定和利用抗病基因是生產(chǎn)上防控稻瘟病最為經(jīng)濟、有效和環(huán)保的策略。該團隊前期研究先后克隆了稻瘟病廣譜抗性基因 Piz-t 及其對應的無毒基因 AvrPiz-t ，并應用于生產(chǎn)實踐。進一步研究發(fā)現(xiàn)AvrPiz-t通過靶標水稻轉錄因子APIP5（2016，Current Biology）、E3泛素連接酶APIP6和APIP10（2012，Plant Cell；2015，Molecular Plant；2016，PLoS Pathogens）、鉀離子通道蛋白OsAKT1（2018，PLoS Pathogens）和胰蛋白酶抑制劑APIP4（2020，Plant Biotechnology Journal）調控稻瘟菌的致病性和水稻的抗病性。然而，抗病蛋白Piz-t介導的抗病機制以及泛素連接酶APIP10如何促進Piz-t蛋白的降解還不清楚。
該研究發(fā)現(xiàn)APIP10與VOZ家族在水稻中的兩個同源蛋白OsVOZ1與OsVOZ2存在特異的相互作用，并通過26S蛋白酶體途徑促進其降解，表明OsVOZ1/OsVOZ2是APIP10泛素化的底物。轉錄活性分析發(fā)現(xiàn)OsVOZ1具有轉錄抑制活性，OsVOZ2具有轉錄激活活性，而OsVOZ1可以促進OsVOZ2的轉錄激活活性，表明二者可能協(xié)同發(fā)揮作用。功能研究表明 OsVOZ1/OsVOZ2 功能冗余并協(xié)同性地負調控水稻細胞死亡和基礎抗性。進一步發(fā)現(xiàn)OsVOZ1/OsVOZ2能夠與抗病蛋白Piz-t相互作用，在 Piz-t 背景下抑制表達 OsVOZ1/OsVOZ2 削弱了Piz-t的轉錄水平、蛋白積累和對非親和小種的抗病性。說明APIP10通過OsVOZ1/OsVOZ2調控Piz-t介導的免疫反應。該研究率先鑒定了泛素連接酶APIP10在水稻中的底物蛋白，并發(fā)現(xiàn)維管植物單鋅指轉錄因子在水稻基礎抗病和特異性抗病過程中都發(fā)揮著關鍵作用，為創(chuàng)制新的病害防控策略和抗病分子育種奠定了理論基礎。
中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所博士后汪激揚和王如意為論文共同第一作者。中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所寧約瑟研究員等2人為文章的共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃項目和博士后基金等項目的資助。
原文鏈接：https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052（20）30384-1
