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千禧彩票士团队揭示钙通道蛋白调控水稻抗稻瘟病分子机制

  近日,中国农业科学院作物科学研究所万建民院士团队克隆了调控水稻先天免疫的新基因 OsCNGC9 ,并对其影响水稻苗期稻瘟病抗性的分子机制进行了深入研究。该研究建立了一条从病原菌识别到钙离子通道激活的免疫信号传导途径,填补了植物模式触发的免疫反应中缺失的重要一环,也为利用OsCNGC9进行水稻抗病遗传改良提供了理论基础。相关研究成果于2019年8月23日在线发表在《细胞研究(Cell Research)》(IF 17.848)上。

  稻瘟病严重危害水稻产量和品质,是世界范围内最具破坏性的水稻病害之一。植物主要依靠自身的免疫系统抵御外界病原物的入侵。因此,解析植物免疫应答机理,有助于人类对植物进行抗病遗传改良。在PTI中,植物通过定位于细胞膜上的受体识别病原相关分子模式,从而激活PTI反应。细胞质中钙离子浓度的瞬时上升一直被认为是植物PTI反应的早期核心事件之一。但水稻中负责介导这一过程的钙离子通道仍然未知。

OsCNGC9调控水稻苗期稻瘟病抗性的模式图

  该团队以一个苗期稻瘟病抗性减弱的水稻突变体为材料,通过图位克隆的方法获得了一个编码环核苷酸离子通道蛋白的基因 OsCNGC9 ,该基因对水稻苗期稻瘟病抗性具有正向调控作用。研究发现,OsCNGC9是一个钙离子通道蛋白,积极调控病原相关分子模式诱导的胞外钙离子内流、活性氧爆发和PTI相关基因的表达。进一步研究还发现,一个水稻PTI相关的类受体激酶OsRLCK185可以与OsCNGC9互作,通过将其磷酸化从而改变其通道活性。使OsCNGC9过表达可以显著提高水稻的PTI反应和苗期稻瘟病抗性,这初步展现了OsCNGC9在水稻抗病遗传改良中的潜在应用价值。

  中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所和中国科学院遗传与发育生物学研究所参与了部分研究工作,该研究得到国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目资助。

  文章链接:https://www.nature.com/articles/s41422-019-0219-7



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