一個調控水稻細胞死亡及抗病性的重要因子被中國農大科研人員發現

2020-10-03 BioArt植物

中國農業大學彭友良/趙文生團隊發現調控水稻細胞死亡及抗病性的一個重要因子


責編 | 奕梵

類病斑突變體通常在未受到病原攻擊的情況下自發地產生過敏性壞死反應，並伴隨細胞死亡、活性氧迸發和防衛反應的激活，因此是一類研究植物細胞程序化死亡和植物抗病性機制的重要材料。已有的研究表明，多種不同功能的蛋白參與調控植物過敏性細胞死亡和防衛反應的激活，說明其機制非常複雜。


近日，中國農業大學彭友良/趙文生教授團隊在Journal of Experimental Botany 雜誌上發表了題為A Novel Glycine-Rich Domain Protein, OsGRDP1, Functions as a Critical Feedback Regulator for Controlling Cell Death and Disease Resistance in Rice的研究論文，該研究鑑定並分析了一個水稻類病斑突變體spl-D，揭示了一個富含甘氨酸蛋白OsGRDP1（Glycine-Rich Domain Protein 1）是調控水稻細胞死亡及抗病性的重要因子。



在該研究中，研究者以水稻T-DNA插入突變體spl-D為材料，克隆了一個控制類病斑產生的新基因 OsGRDP1。通過轉基因驗證，確認了由於T-DNA插入造成突變體spl-D中OsGRDP1基因的高表達，致使spl-D出現類病斑表型，伴隨著細胞死亡、ROS積累、抗病性增強以及激活多個抗病相關基因的表達。有意思的是OsGRDP1的RNAi植株表現出了與OE植株及spl-D突變體相似的表型。Western blot實驗表明，與野生型植株的葉片相比， OE、RNAi以及spl-D植株的類病斑葉片中的OsGRDP1蛋白水平明顯降低，而未出現類病斑的葉片中的OsGRDP1蛋白水平則沒有明顯變化，說明破壞OsGRDP1蛋白水平導致了水稻細胞死亡並提高了抗病性。此外，研究發現OsGRDP1蛋白與天冬氨酸蛋白酶AP25互作；OE及spl-D中的蛋白酶活性比野生型顯著增強，而外施天冬氨酸蛋白酶抑制劑可以減緩類病斑的擴展。


綜上所述，OsGRDP1是一個新的調控水稻PCD及抗病性的重要因子，其蛋白水平受到嚴格的調控，從而平衡植物生長發育與免疫。該研究為理解植物細胞死亡和抗病性的分子機制提供了新的視角。


中國農業大學博士後趙曉勝為該論文的第一作者，趙文生教授為該論文的通訊作者。博士生邱天成、馮慧靜、陰長發、碩士生鄭訓梅、楊俊副教授、彭友良教授參與了研究工作。該研究得到了國家重點研發計劃和國家自然基金項目的資助。


論文連接：

https://doi.org/10.1093/jxb/eraa450

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