植物免疫研究團(tuán)隊(duì)揭示了銹菌特異效應(yīng)子PstSIE1抑制植物免疫反應(yīng)新機(jī)理

10月29日，我院植物免疫研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《The Plant Journal》上在線發(fā)表了題為“A stripe rust fungal effector PstSIE1 targets TaSGT1 to facilitate pathogen infection”的研究論文。該研究鑒定到一個(gè)與小麥TaSGT1互作的條銹菌特異效應(yīng)子PstSIE1（SGT1-Interacting Effector 1），闡明了PstSIE1能夠干擾TaSGT1-TaRAR1復(fù)合物的形成，抑制小麥免疫以促進(jìn)病菌侵染。我院郭軍教授為論文的通訊作者，博士研究生王韻茜、劉聰為論文的共同第一作者。

小麥條銹菌（ Puccinia striiformis  f. sp. triici ,  Pst ）是嚴(yán)格專性寄生真菌，其引起的小麥條銹病嚴(yán)重危害小麥生長(zhǎng)，威脅我國(guó)糧食安全。植物在感知病原菌侵染時(shí)，免疫系統(tǒng)會(huì)及時(shí)而高效地工作。SGT1作為植物防御信號(hào)中重要的免疫因子，不僅參與植物廣譜抗性和許多抗病基因（ R 基因）介導(dǎo)的抗病反應(yīng)，而且通過與RAR1互作實(shí)現(xiàn)分子伴侶功能。因此，鑒定獲得靶向小麥重要免疫調(diào)節(jié)因子TaSGT1的條銹菌效應(yīng)子，明確病菌效應(yīng)子調(diào)控植物免疫機(jī)理，將為開發(fā)新的條銹病防控策略具有重要意義。

在小麥與條銹菌互作中， TaSGT1 被顯著誘導(dǎo)表達(dá)。瞬時(shí)沉默 TaSGT1 并接種條銹菌后發(fā)現(xiàn)，沉默植株中過氧化氫（H₂O₂）積累顯著減少，病菌菌絲面積增大，表明TaSGT1為一個(gè)小麥免疫正向調(diào)控因子。通過篩選酵母雙雜交文庫(kù)篩選，利用蛋白互作技術(shù)，鑒定到與TaSGT1互作的銹菌特異效應(yīng)子PstSIE1。進(jìn)一步創(chuàng)制 PstSIE1 -RNAi穩(wěn)定沉默株系接菌后發(fā)現(xiàn)，病菌侵染誘導(dǎo)的H₂O₂積累顯著上調(diào)，防御相關(guān)基因 TaPR1 、 TaPR2 、 TaWRKY53 和 TaXa21 的表達(dá)水平顯著升高，而 PstSIE1 過表達(dá)株系接菌后與沉默植株表現(xiàn)相反的趨勢(shì)，表明 PstSIE1是一個(gè)條銹菌重要致病因子。

SGT1通過其CS結(jié)構(gòu)域與RAR1互作形成蛋白復(fù)合體，單獨(dú)沉默和共沉默實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TaSGT1和TaRAR1可能組成復(fù)合體發(fā)揮抗病功能。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，PstSIE1能夠在體內(nèi)和體外與TaRAR1競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合TaSGT1，推測(cè)PstSIE1通過靶向TaSGT1并干擾TaSGT1-TaRAR1復(fù)合物的形成以抑制寄主免疫。該研究率先鑒定到靶向小麥重要免疫調(diào)節(jié)因子TaSGT1的銹菌特異效應(yīng)子PstSIE1，明確了其與TaRAR1競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合TaSGT1，促進(jìn)病菌侵染，為實(shí)現(xiàn)小麥條銹病的可持續(xù)控制提供了基因資源與理論依據(jù)。

銹菌特異效應(yīng)子PstSIE1抑制小麥免疫的模式圖

該研究得到了旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供的技術(shù)支持，并得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFD1401000），國(guó)家自然科學(xué)基金（32172381、31972224和32102175），陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021ZDLNY01-01），陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（2020JZ-13和2021JQ-144）和教育部111項(xiàng)目（B07049）的資助。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16019

編輯：劉小鳳

審核：郭   軍