New Phytologist [2025 IF8.1 ]中國農(nóng)業(yè)大學研究團隊揭示水稻抗病的新機制
近日，中國農(nóng)業(yè)大學農(nóng)林生物安全全國重點實驗室趙文生組在《New Phytologist》雜志上在線發(fā)表了題為“The OsFBX388-OsFIP1-OsCatA module regulates ROS homeostasis and disease resistance in rice”的研究論文，該研究鑒定了一個DUF1644家族蛋白OsFIP1，并揭示了OsFBX388-OsFIP1-OsCatA模塊調(diào)控活性氧穩(wěn)態(tài)和水稻抗病性的分子機制。
植物受病原物侵襲或非生物脅迫時會產(chǎn)生活性氧（ROS）并激活一系列的防衛(wèi)反應，但過量的ROS會對植物造成危害。作為ROS的重要成員，過量的過氧化氫（H?O?）會氧化細胞膜和蛋白質(zhì)，損傷DNA，最終觸發(fā)細胞程序性死亡。過氧化氫酶（Catalase, CAT）是重要的抗氧化酶，可將過氧化氫（H?O?）分解為水和氧氣以維持植物細胞內(nèi)的ROS穩(wěn)態(tài)。水稻中有三個CAT基因（OsCatA、OsCatB、OsCatC），它們通過降低植物體內(nèi)的H2O2積累響應病原物侵襲和非生物脅迫。DUF1644蛋白家族在植物中高度保守，參與耐鹽、耐旱和產(chǎn)量調(diào)控，但其在植物防御和ROS穩(wěn)態(tài)中的作用尚不清楚。
該研究發(fā)現(xiàn)含有DUF1644結(jié)構(gòu)域的蛋白OsFIP1能夠正向調(diào)控水稻免疫。OsFIP1的過表達增強了水稻對稻瘟病的抗性，伴隨著防御相關(guān)基因的上調(diào)、幾丁質(zhì)誘導的ROS爆發(fā)和H?O?積累的增強。
已有研究表明，OsCatB通過與ROD1（Resistance of rice to diseases1）或SRL10（Semi-rolled leaf 10）互作增強H?O?清除能力，OsCatC與CIPK31（Calcineurin B-like protein-interacting protein kinase 31）互作調(diào)節(jié)抗性。
OsFIP1正調(diào)控水稻的抗病性
該研究發(fā)現(xiàn)，OsFIP1通過調(diào)節(jié)過氧化氫酶OsCatA進而調(diào)控H?O?穩(wěn)態(tài)。OsFIP1與OsCatA互作并導致后者在細胞質(zhì)中的積累量顯著減少，進而降低OsCatA的四聚化和過氧化氫酶活性。進一步，敲除OsCatA增強了對稻瘟病的抗性。進一步研究發(fā)現(xiàn)，E3泛素連接酶OsFBX388與OsFIP1相互作用并使其泛素化降解。OsFBX388的敲除使OsFIP1過度積累和過氧化氫酶活性降低，從而導致ROS爆發(fā)和對稻瘟病抗性增強。綜上所述，該研究結(jié)果證明OsFBX388-OsFIP1-OsCatA模塊在調(diào)節(jié)ROS穩(wěn)態(tài)和抗病性中的關(guān)鍵作用，為免疫機制提供了新的見解。
OsFBX388-OsFIP1-OsCatA模塊調(diào)節(jié)ROS穩(wěn)態(tài)和抗病性
中國農(nóng)業(yè)大學植物保護學院趙文生教授為該論文的通訊作者，博士后邱天成和李奕昕碩士為該論文的共同第一作者。中國農(nóng)業(yè)大學植物保護學院博士研究生程亞普、方柯興、馮亞艷，碩士研究生白清圓、楊夢妮參與了該研究工作。中國農(nóng)業(yè)大學植物保護學院的彭友良教授和Vijai Bhadauria教授為該研究做出了重要貢獻。該研究得到了國家自然科學基金(U22A20463和31872926)、拼多多-中國農(nóng)業(yè)大學研究基金（No. PC2023A01005）和中國農(nóng)業(yè)大學2115人才培育發(fā)展支持計劃的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1111/nph.70383
文章中非變性電泳使用了以下產(chǎn)品：
RTD6135 非變性凝膠蛋白電泳試劑盒（含預制膠）
PL111 5×非變性非還原蛋白上樣緩沖液
RTD6117-0415 4-15%RealPAGE Tris-Glycine預制膠