近日，中國熱科院生物所揭示了ScWRKY6-ScSAG39-ScPR1模塊調(diào)控甘蔗免疫穩(wěn)態(tài)新機(jī)制。該研究系統(tǒng)闡明了甘蔗轉(zhuǎn)錄因子ScWRKY6與其互作蛋白半胱氨酸蛋白酶ScSAG39，正通過一場精彩的“核內(nèi)博弈”，主導(dǎo)著關(guān)鍵防御基因ScPR1的開關(guān)，為理解植物免疫穩(wěn)態(tài)提供了全新視角。
甘蔗（Saccharum spp.）是全球糖與生物能源的重要作物，但其生產(chǎn)飽受真菌病害威脅。揭示植物如何精準(zhǔn)調(diào)控免疫反應(yīng)，維持“攻防平衡”“，是一大科學(xué)難題。
研究團(tuán)隊(duì)首先鑒定出ScWRKY6是一個能被黑穗病、梢腐病和褐條病等多種真菌病害顯著激活的轉(zhuǎn)錄因子。它定位于細(xì)胞核，并能促進(jìn)活性氧（ROS）積累，扮演著正向防御調(diào)控的角色。更進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證明，其在不同作物中仍能高效提升抗病性。轉(zhuǎn)錄組分析進(jìn)一步揭示，ScWRKY6能大規(guī)模激活植物免疫通路及抗病基因，重塑調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)筑起一道堅(jiān)固的防御陣線。
研究團(tuán)隊(duì)克隆了水稻關(guān)鍵防御基因OsPR1的同源基因ScPR1的啟動子，發(fā)現(xiàn)其含有兩個典型的W-box元件。通過一系列堅(jiān)實(shí)的證據(jù)鏈表明ScWRKY6是通過直接結(jié)合ScPR1啟動子的其中一個W-box元件，精準(zhǔn)啟動植物防御反應(yīng)的核心環(huán)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)精確調(diào)控免疫。
研究發(fā)現(xiàn)，防御并非越強(qiáng)越好。與ScWRKY6相反，其互作蛋白半胱氨酸蛋白酶ScSAG39在病原菌侵染后表達(dá)下調(diào)，其過表達(dá)會削弱植物的防御反應(yīng)，表明它是一個負(fù)向調(diào)控因子。研究發(fā)現(xiàn)ScSAG39通過互作，限制ScWRKY6進(jìn)入細(xì)胞核工作；ScSAG39與ScPR1的啟動子”爭奪“ScWRKY6上的同一個結(jié)合位點(diǎn)，第310位賴氨酸，從而阻斷其轉(zhuǎn)錄激活功能。
綜上所述，該研究證實(shí)了甘蔗ScWRKY6在增強(qiáng)真菌病害抗性方面的積極作用。ScWRKY6作為正向調(diào)控因子，直接激活ScPR1表達(dá)，而ScSAG39作為”剎車“元件，通過調(diào)控ScWRKY6亞細(xì)胞定位及競爭其DNA結(jié)合位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)免疫響應(yīng)的動態(tài)平衡。該機(jī)制為理解植物免疫穩(wěn)態(tài)提供了新的視角，并為甘蔗抗病遺傳改良提供了潛在靶點(diǎn)。
該研究成果以”ScWRKY6 interacts with ScSAG39 to regulate immune homeostasis by transcriptional control of ScPR1“為題發(fā)表在《Plant Biotechnology Journal》。中國熱科院生物所/福建農(nóng)林大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生臧守建為該論文的第一作者。熱帶作物生物育種全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國熱科院生物所闕友雄研究員、吳期濱副研究員和河南大學(xué)祝英方教授為共同通訊作者。本研究得到了三亞崖州灣科技城菁英人才項(xiàng)目、國家熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)中心科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1111/pbi.70444
