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萬建民院士團隊揭示鈣通道蛋白調控水稻稻瘟病抗性的分子機制

發布人: 發布日期: 2019-08-29 瀏覽次數:

近日,我院萬建民院士團隊克隆了調控水稻先天免疫的新基因OsCNGC9,并對其影響水稻苗期稻瘟病抗性的分子機制進行了深入研究。相關研究成果在線發表在《細胞研究(CellResearch)》(IF17.848)上。

稻瘟病嚴重危害水稻產量和品質,是世界范圍內最具破壞性的水稻病害之一。植物主要依靠自身的免疫系統抵御外界病原物的入侵。因此,解析植物免疫應答機理,有助于人類對植物進行抗病遺傳改良。在植物PTI免疫反應過程中,植物通過細胞膜上的受體識別病原相關分子(PAMP),從而激活PTI反應。細胞質中鈣離子濃度的瞬時上升一直被認為是植物PTI反應的早期核心事件之一。但水稻中負責介導這一過程的鈣離子通道仍然未知。

通過突變體鑒定、遺傳分析和基因定位等方法,克隆獲得水稻CDS1(CELL DEATH and SUSCEPTIBLE to BLAST1)基因編碼的環核苷酸門控離子通道蛋白OsCNGC9,該基因對稻瘟病抗性具有正向的調控作用。OsCNGC9能夠介導PAMP誘導的鈣離子流,這對于PAMP觸發的ROS爆發和PTI相關防御基因表達具有重要作用。進一步結果表明,PTI相關的類受體激酶OsRLCK185能夠與OsCNGC9互作,并通過磷酸化修飾改變其通道活性。過表達OsCNGC9可顯著提高水稻的PTI反應和苗期稻瘟病抗性,表明OsCNGC9在水稻抗病育種中具有重要應用價值。

該研究建立了一條從病原識別到鈣通道激活的免疫信號傳導途徑,揭示了環核苷酸門控離子通道蛋白9(OsCNGC9)在介導細胞質鈣離子升高和水稻抗病中的作用,為水稻抗稻瘟病育種提供了材料和理論基礎。

OsCNGC9調控水稻苗期稻瘟病抗性的模式圖

萬建民院士是該文章的通訊作者,王家昌博士、劉喜博士、張岸博士為該文章的共同第一作者。該研究是南京農業大學與中國農業科學院作物科學研究所全面合作完成,部分工作分別與中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所、中國科學院遺傳與發育生物學研究所等單位合作完成,研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃項目的資助。

文章鏈接:https://www.nature.com/articles/s41422-019-0219-7


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