上海交通大學陳功友教授課題組揭示水稻基礎轉錄因子TFIIAγ不參與水稻白葉枯病Xa1抗性的激活與抑制

2021年2月5日，Journal of Experimental Botany在線發表了上海交通大學農業與生物學院陳功友教授課題組題為“TALE-triggered and iTALE-suppressed Xa1 resistance to bacterial blight is independent of OsTFIIAγ1 or OsTFIIAγ5 in rice”的研究文章，報道了水稻白葉枯病Xa1抗性作用機制解析的最新研究成果，水稻基礎轉錄因子OsTFIIAγ1和OsTFIIAγ5不參與Xa1抗性的激活和抑制。
 
　　稻黃單胞菌稻致病變種（Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo）引起的水稻白葉枯病是水稻生產中最重要的細菌性病害，威脅水稻生產安全。本實驗室于2016年聯合美國密蘇里大學-哥倫比亞分校植物科學系唐納德-丹佛斯植物科學中心Bing Yang教授研究組，報道了稻黃單胞菌任一典型結構TALE蛋白可激活由NLR類抗病基因Xa1介導的抗性，而病原菌進化出的非典型結果的iTALE蛋白可抑制Xa1抗性（https://www.nature.com/articles/ncomms13435）。但Xa1抗性被TALE激活和被iTALE抑制的機理未知。
 
　　黃單胞菌TALE蛋白需要與植物基礎轉錄因子TFIIAγ形成復合體啟動寄主靶標基因的轉錄表達。本研究通過體外生化試驗與轉基因水稻材料的抗病性測定，不僅發現了TALE和iTALE蛋白都能夠與OsTFIIAγ1和OsTFIIAγ5互作，而且還發現TALE激活和iTALE抑制Xa1抗性，不依賴于水稻基礎轉錄因子OsTFIIAγ1和OsTFIIAγ5。同時，還明確了Xa1定位于植物細胞核，提示Xa1抗性的激活與抑制發生在植物細胞核中。
 
　　水稻Xa1抗性可被稻黃單胞菌95%以上的菌株所克服，原因在于這些菌株均含有iTALE，這也是Xa1基因在水稻白葉枯病抗病育種中不被廣泛應用的原因。經非寄主煙草上HR測定和平行試驗，推測Xa1抗性的激發和抑制可能是通過與水稻中未知因子在蛋白質水平上相互作用的結果。因此，解析Xa1抗性被抑制的機理，將為培育廣譜持久抗白葉枯病水稻具有重要的實踐意義。
 
　　上海交通大學農業與生物學院博士研究生徐夏萌為論文第一作者，陳功友教授為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金重點項目（31830072）、國家七大作物育種專項（2016YFD0100601）和國家轉基因作物重大專項（（2016ZX08001-002）的資助。
 
　　論文鏈接：https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erab054/6129302



日期：2021-03-01