文獻解讀：西北農林科技大學發現負調控植物對寄生疫霉菌抗性新機制
近日，西北農林科技大學旱區作物逆境生物學國家重點實驗室單衛星教授團隊在國際權威學術期刊《Molecular Plant Pathology》（Q1，IF=5.663）在線發表了題為《The Raf-like kinase Raf36 negatively regulates plant resistance against the oomycete pathogen Phytophthora parasitica by targeting MKK2》的研究論文，該研究發現了一種新的負調控植物對寄生疫霉菌抗性的類Raf激酶基因，為植物病蟲害防控提供新的策略。
卵菌是一類獨特的植物病原菌，雖然其在系統發育上與真正的真菌相距甚遠，但仍然會造成嚴重的作物減產和環境破壞。為了獲得抗病性，植物已經形成了兩種方法：動員抗病蛋白和抑制易感因子。研究植物對卵菌病原體易感性的遺傳基礎是開發新的抗病策略的有效途徑之一。寄生疫霉菌（Phytophthora parasitica）在植物中引起破壞性疾病，從作物到樹木都有廣泛的宿主，已成為卵菌研究的模式病原體。通過使用擬南芥–寄生疫霉菌致病系統（已被證明涉及水楊酸（SA）、茉莉酸（JA）和乙烯（ET）信號通路），科學家們最近又發現了幾種植物對寄生疫霉菌的易感因子。例如，與結瘤蛋白相關的MtN21家族基因AtRTP1（擬南芥對寄生疫霉菌1的抗性）通過調節活性氧（ROS）產生、細胞死亡進程和PR1表達來介導植物對寄生疫霉菌的敏感性。然而含有擬南芥VQ基序的蛋白VQ29已經被證明介導植物對寄生疫霉菌的抗性，而不依賴于已知的SA、JA和ET信號通路、亞麻薺素（Camalexin）生物合成和PTI信號。這種差別可以用擬南芥和寄生疫霉菌之間復雜的相互作用來解釋。因此，有必要進一步研究植物對該病原菌的防御機制和敏感性。
絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）級聯反應通常由MAPK激酶激酶（MAPKKK）、MAPK激酶（MAPKK）和MAPK組成，是植物免疫信號網絡中的重要節點，傳遞來自不同刺激物的信號以調節下游防御反應。
植物MAPKKKs由三個家族組成：MEKK家族、類Raf家族和ZIK家族。MEKK激酶通常在上游發揮作用，激活MAPKK-MAPK級聯，但類Raf激酶與不同的底物相互作用，參與多種生命活動。與此同時，類Raf激酶也在植物與多種病原體的相互作用中發揮作用。然而，類Raf激酶是否參與植物與疫霉菌的相互作用及其機制仍基本未知。
在這項研究中，作者鑒定了一個擬南芥T-DNA突變體，該突變體通過在MAPKKK中插入類Raf基因Raf36而增強了對寄生疫霉菌的抗性。隨后作者通過CRISPR/Cas9技術構建raf36突變體，并同時構建了Raf36互補株和過表達轉化株，感染實驗結果一致表明，Raf36介導了擬南芥對寄生疫霉菌的敏感性。利用病毒誘導的基因沉默實驗，作者沉默了煙草中的Raf36同源基因，并通過感染實驗證明了Raf36的保守免疫功能。突變分析表明，Raf36的激酶活性對其免疫功能以及與MKK2的相互作用非常重要。作者接著通過構建和分析mkk2突變體、MKK2互補株和過表達轉化株，發現MKK2是對寄生疫霉菌感染的反應中的一種陽性免疫調節因子。此外，對mkk2-raf36雙突變株的感染實驗表明，MKK2是raf36對寄生疫霉菌產生抗性所必需的。
綜上所述，作者發現一種類Raf激酶Raf36是一種新的植物敏感因子，在MKK2上游發揮作用，并直接以其為靶點，對植物對寄生疫霉菌的抗性進行負性調節。
絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）級聯反應通常由MAPK激酶激酶（MAPKKK）、MAPK激酶（MAPKK）和MAPK組成，是植物免疫信號網絡中的重要節點，傳遞來自不同刺激物的信號以調節下游防御反應。
植物MAPKKKs由三個家族組成：MEKK家族、類Raf家族和ZIK家族。MEKK激酶通常在上游發揮作用，激活MAPKK-MAPK級聯，但類Raf激酶與不同的底物相互作用，參與多種生命活動。與此同時，類Raf激酶也在植物與多種病原體的相互作用中發揮作用。然而，類Raf激酶是否參與植物與疫霉菌的相互作用及其機制仍基本未知。
在這項研究中，作者鑒定了一個擬南芥T-DNA突變體，該突變體通過在MAPKKK中插入類Raf基因Raf36而增強了對寄生疫霉菌的抗性。隨后作者通過CRISPR/Cas9技術構建raf36突變體，并同時構建了Raf36互補株和過表達轉化株，感染實驗結果一致表明，Raf36介導了擬南芥對寄生疫霉菌的敏感性。利用病毒誘導的基因沉默實驗，作者沉默了煙草中的Raf36同源基因，并通過感染實驗證明了Raf36的保守免疫功能。突變分析表明，Raf36的激酶活性對其免疫功能以及與MKK2的相互作用非常重要。作者接著通過構建和分析mkk2突變體、MKK2互補株和過表達轉化株，發現MKK2是對寄生疫霉菌感染的反應中的一種陽性免疫調節因子。此外，對mkk2-raf36雙突變株的感染實驗表明，MKK2是raf36對寄生疫霉菌產生抗性所必需的。
綜上所述，作者發現一種類Raf激酶Raf36是一種新的植物敏感因子，在MKK2上游發揮作用，并直接以其為靶點，對植物對寄生疫霉菌的抗性進行負性調節。
在使用螢火蟲熒光素酶互補測定AtRaf36與AtMKK2的相互作用實驗中，使用PlantView100植物活體成像系統進行拍攝。
論文鏈接
https://doi.org/10.1111/mpp.13176
廣州博鷺騰
博鷺騰作為一家集生命科學儀器設備的研發、生產、服務于一體的國家高新技術企業，目前已開發并上市了多款具有自主知識產權的產品，形成了分子影像、蛋白凝膠預制及印跡處理系統、發光檢測、活體成像四個系列，用戶包括清華大學、中山大學、西北農林科技大學等上百家高校及科研單位。
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