近日，《Journal of Integrative Plant Biology》雜志在線發表了農學院單衛星教授團隊題為《The novel peptide NbPPI1 identified from Nicotiana benthamiana triggers immune responses and enhances resistance against Phytophthora pathogens》的研究文章。植物保護學院博士生文曲江為論文第一作者，單衛星教授為論文通訊作者。
基于跨膜受體（Pattern Recognition Receptor, PRR）胞外識別病菌保守分子模式（Pathogen Associated Molecular Pattern, PAMP）激活的植物免疫（PAMP-Triggered Immunity, PTI）是植物重要的基礎抗性機制。跨膜受體除了識別病菌保守分子模式，同樣能夠識別其自身受到損傷或病菌侵染的危險信號，引發植物免疫反應，稱為損傷相關分子模式（Damage-AssociatedMolecular Pattern, DAMP）。已發現的跨膜受體均為膜受體激酶（Receptor Kinases, RKs）或類受體蛋白（Receptor-Like Proteins,RLPs），表明植物受到病原微生物侵染產生免疫反應的保守性。鑒定植物中病菌侵染相關的損傷相關分子模式，認識其生物學功能，可望為探索基于免疫識別的植物廣譜抗病性的改良。
在前期研究中，單衛星教授課題組通過功能鑒定獲得了來源于煙草的可激發自身免疫反應的分泌肽NtPROPPI。在此項研究中，通過序列比對和進化分析，在本氏煙草中鑒定到NtPROPPI的兩個同源基因NbPROPPI1和NbPROPPI2，進一步通過實時定量RT-PCR方法，確認其編碼基因的表達響應疫霉菌侵染和水楊酸處理的誘導；研究工作還通過病毒誘導的基因沉默技術和根癌農桿菌介導的基因瞬時表達方法，確認了NbPROPPI1和NbPROPPI2的免疫激活功能，其作為疫霉菌侵染相關的損傷相關分子模式激活植物PTI免疫反應，包括促進flg22引發的胼胝質沉積和活性氧迸發、激活MAPK磷酸化、PTI途徑相關基因WRKY33和FRK的表達等，可顯著增強煙草對疫霉菌侵染的抗性。
針對保守區段，分別化學合成NbPROPPI1和NbPROPPI2的碳端20個氨基酸殘基的肽段NbPPI1和NbPPI2，外源施加同樣增強植物對寄生疫霉菌和致病疫霉菌的抗性。進一步的分析表明，NbPPI1的免疫功能依賴免疫共受體BAK1，多肽截短試驗表明NbPROPPI碳端特異的8個氨基酸殘基是其激活免疫反應的關鍵區域。研究工作發現，來源于煙草的多肽NbPPI作為疫霉菌侵染相關的損傷相關分子模式，可激發植物對疫霉菌的抗性，為通過生物技術育種提高作物對疫霉菌的抗性奠定了基礎。
本研究得到了國家自然科學基金和現代農業技術產業體系的資助。
全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/jipb.13033?af=“R
日期：2020-12-07
基于跨膜受體（Pattern Recognition Receptor, PRR）胞外識別病菌保守分子模式（Pathogen Associated Molecular Pattern, PAMP）激活的植物免疫（PAMP-Triggered Immunity, PTI）是植物重要的基礎抗性機制。跨膜受體除了識別病菌保守分子模式，同樣能夠識別其自身受到損傷或病菌侵染的危險信號，引發植物免疫反應，稱為損傷相關分子模式（Damage-AssociatedMolecular Pattern, DAMP）。已發現的跨膜受體均為膜受體激酶（Receptor Kinases, RKs）或類受體蛋白（Receptor-Like Proteins,RLPs），表明植物受到病原微生物侵染產生免疫反應的保守性。鑒定植物中病菌侵染相關的損傷相關分子模式，認識其生物學功能，可望為探索基于免疫識別的植物廣譜抗病性的改良。
在前期研究中，單衛星教授課題組通過功能鑒定獲得了來源于煙草的可激發自身免疫反應的分泌肽NtPROPPI。在此項研究中，通過序列比對和進化分析，在本氏煙草中鑒定到NtPROPPI的兩個同源基因NbPROPPI1和NbPROPPI2，進一步通過實時定量RT-PCR方法，確認其編碼基因的表達響應疫霉菌侵染和水楊酸處理的誘導；研究工作還通過病毒誘導的基因沉默技術和根癌農桿菌介導的基因瞬時表達方法，確認了NbPROPPI1和NbPROPPI2的免疫激活功能，其作為疫霉菌侵染相關的損傷相關分子模式激活植物PTI免疫反應，包括促進flg22引發的胼胝質沉積和活性氧迸發、激活MAPK磷酸化、PTI途徑相關基因WRKY33和FRK的表達等，可顯著增強煙草對疫霉菌侵染的抗性。
針對保守區段，分別化學合成NbPROPPI1和NbPROPPI2的碳端20個氨基酸殘基的肽段NbPPI1和NbPPI2，外源施加同樣增強植物對寄生疫霉菌和致病疫霉菌的抗性。進一步的分析表明，NbPPI1的免疫功能依賴免疫共受體BAK1，多肽截短試驗表明NbPROPPI碳端特異的8個氨基酸殘基是其激活免疫反應的關鍵區域。研究工作發現，來源于煙草的多肽NbPPI作為疫霉菌侵染相關的損傷相關分子模式，可激發植物對疫霉菌的抗性，為通過生物技術育種提高作物對疫霉菌的抗性奠定了基礎。
本研究得到了國家自然科學基金和現代農業技術產業體系的資助。
全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/jipb.13033?af=“R
日期：2020-12-07
