日前，中國水稻研究所與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所聯(lián)合研究揭示了水稻細(xì)胞程序性死亡（Programmed cell death, PCD）和免疫調(diào)控的新機(jī)制，進(jìn)一步豐富了影響水稻類病斑突變的分子理論體系，為高抗水稻分子育種提供了新的理論切入點(diǎn)。相關(guān)研究成果于1月18日在線發(fā)表于植物學(xué)國際權(quán)威期刊《植物細(xì)胞（The Plant Cell）》上。
 

 

    據(jù)悉，水稻穩(wěn)產(chǎn)性對(duì)保障世界糧食安全極為重要，而稻瘟病和白葉枯病每年都造成巨大損失，嚴(yán)重危害水稻安全生產(chǎn)。深入開展水稻抗病性分子機(jī)制研究，推動(dòng)高抗水稻新品種分子改良是解決此問題的根本方法。PCD是植物最典型的防衛(wèi)應(yīng)激反應(yīng)，在抵御病原菌侵染過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。水稻體內(nèi)，泛素/26S蛋白酶體系統(tǒng)參與對(duì)PCD和抗病性的緊密調(diào)控。OsNPR1蛋白是介導(dǎo)水稻PCD和抗病性關(guān)鍵因子；過表達(dá)OsNPR1能顯著提升轉(zhuǎn)基因植株對(duì)稻瘟病菌和白葉枯病菌的抗性，同時(shí)導(dǎo)致自發(fā)性細(xì)胞死亡表型。但其在水稻體內(nèi)調(diào)控的分子機(jī)理尚不清楚。
 

    水稻所超級(jí)稻育種研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、水稻雜種優(yōu)勢(shì)機(jī)理研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與植保所植物抗病功能基因組研究團(tuán)隊(duì)開展聯(lián)合攻關(guān)，在EMS誘變水稻品種ZH11種子而獲得的突變體庫中發(fā)現(xiàn)一個(gè)類病斑突變體。該突變體表現(xiàn)出PCD表型，同時(shí)顯著提高了對(duì)稻瘟病菌和白葉枯病菌的抗性。圖位克隆和遺傳互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，細(xì)胞死亡和廣譜抗病性表型由OsCUL3a蛋白的提前終止引起。OsCUL3a與OsRBXs在體內(nèi)互作形成Cullin-Ring類復(fù)合亞基E3泛素連接酶并通過靶向降解OsNPR1而負(fù)調(diào)控水稻細(xì)胞程序性死亡和免疫應(yīng)激反應(yīng)。本研究首次在遺傳和生化水平上對(duì)水稻 OsCUL3a-OsRBX1類E3泛素連接酶開展系統(tǒng)研究，其成果豐富了植物中CUL3蛋白的調(diào)控機(jī)制，具有重要學(xué)術(shù)與理論意義。
 

    該課題得到中國農(nóng)科院創(chuàng)新工程、國家自然科學(xué)基金及中國科協(xié)青年托舉人才項(xiàng)目的資助。博士研究生劉群恩、寧約瑟副研究員和張迎信副研究員是文章的共同第一作者，曹立勇研究員、程式華研究員以及王國梁研究員為共同通訊作者。（通訊員 陳鎏琰）

 

    原文鏈接：http://m.plantcell.org/content/early/2017/01/18/tpc.16.00650