PLOS GENETICS | 河北農大王海燕教授團隊在小麥病程相關蛋白抗葉銹病研究領域取得新進展

2020-07-17 小麥研究者

2020年7月13日，PLOS GENETICS在線發表了河北農業大學植物保護學院王海燕教授課題組題為「TaTLP1 interacts with TaPR1 to contribute to wheat defense responses to leaf rust fungus」的研究論文。該研究揭示了小麥病程相關蛋白TaPR1和TaTLP1的相互作用，並明確二者的互作增強了小麥對葉鏽菌的抗性。

PLOS GENETICS | 河北農大王海燕教授團隊在小麥病程相關蛋白抗葉銹病研究領域取得新進展

病程相關蛋白(pathogenesis related protein, PR)在植物系統獲得性抗性（SAR）中起著關鍵作用，到目前為止，共從植物中鑑定出17個PR蛋白家族，對多種病原菌起到抗性作用。在眾多PR家族成員中，PR1、PR2和PR5是植物抗病研究中普遍存在的，它們通常編碼一些抗菌蛋白，當受到生物或非生物脅迫刺激時，它們的表達水平迅速增加，在整個植物系統中大量積累，是植物SAR的重要成分和植物產生抗病反應的標誌。然而，PR蛋白生化活性和抗小麥葉銹病機制尚不清楚。

本課題組在前期明確了TaPR1和TaTLP1參與小麥抗葉銹病防禦反應的基礎上，重點研究了TaPR1和TaTLP1互作的分子機理及互作意義。本研究藉助GFP-Trap和質譜分析（MS）技術發現TaPR1和TaTLP1二者相互作用，利用qPCR技術檢測二者同時被葉鏽菌誘導高表達，且表達模式相同；利用酵母雙雜交技術（Y2H）、雙分子螢光互補（BiFC）、共定位（co-localization）和共免疫沉澱技術（CoIP）進一步證實了TaTLP1與TaPR1之間的互作關係。在此基礎上，通過構建TaPR1胺基酸缺失突變體，將TaPR1的互作關鍵位點鎖定在了碳末端第113到第164個胺基酸之間。分別利用體外抑菌實驗和基因共沉默技術（VIGS）證明TaTLP1和TaPR1的互作對抑制鏽菌的生長和侵染起到了加性作用，說明TaPR1-TaTLP1相互作用正調控小麥對葉鏽菌的抗性。文章首次報導了TaPR1和TaTLP1之間的互作，既為TaPR1和TaTLP1的抗鏽性研究提供了新的見解，也為PR蛋白的研究提供了新的思路。

PLOS GENETICS | 河北農大王海燕教授團隊在小麥病程相關蛋白抗葉銹病研究領域取得新進展

河北農業大學在讀博士研究生王菲為該論文的第一作者，王海燕教授和劉大群教授為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金的經費支持。

論文連結：

https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1008713

參考文獻：

(1) Liang F, Du X, Zhang J, Li X, Wang F, Wang H, Liu D. Wheat TaLr35PR2gene is required forLr35-mediated adult plant resistance against leaf rust fungus. Functional Plant Biology, 2020, 47(1): 26-37.

(2) Zhang J, Wang F, Liang F, Zhang Y, Ma L, Wang H, Liu D. Functional analysis of a pathogenesis-related thaumatin-like protein gene TaLr35PR5from wheat induced by leaf rust fungus. BMC Plant Biology, 2018, 18: 76.

(3) Gao L, Wang S, Li X, Wang H, Liu D. Expression and functional analysis of a pathogenesis-related protein 1 gene, TcLr19PR1, involved in wheat resistance against leaf rust fungus[J]. Plant Molecular Biology Reporter, 2015, 33(4): 797-805.

(4) Zhang Y, Yan H, Wei X, Zhang J, Wang H, Liu D. Expression analysis and functional characterization of a pathogen-induced thaumatin-like gene in wheat conferring enhanced resistance to Puccinia triticina[J]. Journal of plant interactions, 2017, 12(1): 332-339.

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