西北农林科技大学单卫星教授团队发现负调控植物对寄生疫霉菌抗性新机制

 

卵菌是一类独特的植物病原菌，虽然其在系统发育上与真正的真菌相距甚远，但仍然会造成严重的作物减产和环境破坏。为了获得抗病性，植物已经形成了两种方法：动员抗病蛋白和抑制易感因子。研究植物对卵菌病原体易感性的遗传基础是开发新的抗病策略的有效途径之一。寄生疫霉菌（Phytophthora parasitica）在植物中引起破坏性疾病，从作物到树木都有广泛的宿主，已成为卵菌研究的模式病原体。通过使用拟南芥–寄生疫霉菌致病系统（已被证明涉及水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）和乙烯（ET）信号通路），科学家们最近又发现了几种植物对寄生疫霉菌的易感因子。例如，与结瘤蛋白相关的MtN21家族基因AtRTP1（拟南芥对寄生疫霉菌1的抗性）通过调节活性氧（ROS）产生、细胞死亡进程和PR1表达来介导植物对寄生疫霉菌的敏感性。然而含有拟南芥VQ基序的蛋白VQ29已经被证明介导植物对寄生疫霉菌的抗性，而不依赖于已知的SA、JA和ET信号通路、亚麻荠素（Camalexin）生物合成和PTI信号。这种差别可以用拟南芥和寄生疫霉菌之间复杂的相互作用来解释。因此，有必要进一步研究植物对该病原菌的防御机制和敏感性。

 

丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联反应通常由MAPK激酶激酶（MAPKKK）、MAPK激酶（MAPKK）和MAPK组成，是植物免疫信号网络中的重要节点，传递来自不同刺激物的信号以调节下游防御反应。

 

植物MAPKKKs由三个家族组成：MEKK家族、类Raf家族和ZIK家族。MEKK激酶通常在上游发挥作用，激活MAPKK-MAPK级联，但类Raf激酶与不同的底物相互作用，参与多种生命活动。与此同时，类Raf激酶也在植物与多种病原体的相互作用中发挥作用。然而，类Raf激酶是否参与植物与疫霉菌的相互作用及其机制仍基本未知。

 

在这项研究中，作者鉴定了一个拟南芥T-DNA突变体，该突变体通过在MAPKKK中插入类Raf基因Raf36而增强了对寄生疫霉菌的抗性。随后作者通过CRISPR/Cas9技术构建raf36突变体，并同时构建了Raf36互补株和过表达转化株，感染实验结果一致表明，Raf36介导了拟南芥对寄生疫霉菌的敏感性。利用病毒诱导的基因沉默实验，作者沉默了烟草中的Raf36同源基因，并通过感染实验证明了Raf36的保守免疫功能。突变分析表明，Raf36的激酶活性对其免疫功能以及与MKK2的相互作用非常重要。作者接着通过构建和分析mkk2突变体、MKK2互补株和过表达转化株，发现MKK2是对寄生疫霉菌感染的反应中的一种阳性免疫调节因子。此外，对mkk2-raf36双突变株的感染实验表明，MKK2是raf36对寄生疫霉菌产生抗性所必需的。

 

综上所述，作者发现一种类Raf激酶Raf36是一种新的植物敏感因子，在MKK2上游发挥作用，并直接以其为靶点，对植物对寄生疫霉菌的抗性进行负性调节。