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陈剑平院士/孙宗涛研究员团队揭示水稻受体类蛋白介导寄主防御病毒侵染的分子机制

近日,PlantBiotechnology Journal在线发表了宁波大学植物病毒学研究所陈剑平院士和孙宗涛研究团队题为“A rice LRR receptor like protein associates with its adaptor kinase OsSOBIR1 to mediate plant immunity against viral infection”的研究论文。该研究首次发现水稻病毒诱导的受体类蛋白OsRLP1通过与蛋白激酶OsSOBIR1互作,从而激活寄主的PTI反应以防御病毒侵染。

植物在长期的进化过程中通过不同形式感知真菌、细菌及病毒等病原菌,当病原菌入侵植物时首先被细胞膜上的模式识别受体PRRs所识别,接着将信号分子通过细胞膜传递到细胞内,从而激活寄主的PTI反应。在很短的时间内,PTI会触发从细胞到组织水平的一系列信号级联反应,包括Ca2+内流、活性氧(ROS)爆发、蛋白激酶(MAPK)的激活以及PTI相关抗性基因的表达。其中,位于细胞膜上的模式识别受体在该过程中发挥重要的作用。植物中的模式识别受体主要包含两大类,受体类激酶(Receptor like kinases,RLK)和受体类蛋白(receptor like protein,RLP)。然而,关于RLP和RLK蛋白在植物抗病毒防御中的作用尚未得到充分报道,尤其是有关水稻RLP基因家族的成员在水稻-病毒的互作中起什么作用仍知之甚少。

该团队发现水稻黑条矮缩病毒(Rice black streaked dwarf virus,RBSDV)侵染后,会显著诱导受体类蛋白OsRLP1的表达。通过对T-DNA突变体、过表达转基因以及敲除突变体接种病毒,发现OsRLP1在植物防御病毒侵染中发挥重要作用。进一步研究表明OsRLP1主要通过影响PTI相关基因的表达和MAPK的激活,参与病毒诱导的PTI反应。

由于OsRLP1缺乏细胞内激酶结构域,需要通过与其它的蛋白激酶互作才能激活下游的信号途径。作者通过体外磷酸化及亚细胞定位实验,鉴定到一个质膜相关的受体类激酶OsSOBIR1,并通过BiFC、Co-IP等蛋白互作方法明确OsRLP1与OsSOBIR1互作。通过对OsSOBIR1敲除突变体植株进行抗病性分析,发现OsSOBIR1参与PTI反应及抗病毒免疫反应。综上显示,在病毒侵染以后,OsRLP1通过与受体激酶OsSOBIR1的互作共同参与水稻PTI免疫反应(图1)。

图1.OsRLP1介导的PTI抗病毒免疫反应模式图

综上所述,该研究首次发现RBSDV侵染水稻后,激活OsRLP1基因的表达,随后OsRLP1通过与受体激酶OsSOBIR1互作,激活寄主的PTI反应以防御病毒侵染。植物模式识别受体在寄主植物抵抗外来病原物侵染中发挥重要作用,上述研究结果为我们开展水稻与病毒的互作机理研究提供新的思路。

宁波大学植物病毒学研究所张合红助理研究员为本文第一作者,陈剑平院士和孙宗涛研究员为本文共同通讯作者。该项研究获得了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、宁波市自然科学基金、宁波市科技创新2025重大项目等项目的资助。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13663

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