東北地理所與中國農(nóng)大合作揭示大豆受體激酶作為分子開關(guān)調(diào)節(jié)抗病免疫觸發(fā)的分子機(jī)制
大豆是重要的油料作物和植物蛋白來源，但在全球范圍內(nèi)，持續(xù)病害（細(xì)菌性斑點(diǎn)病、疫霉根腐病、大豆銹病等）的發(fā)生對(duì)其產(chǎn)量和品質(zhì)造成了嚴(yán)重影響。植物抗病蟲害的能力與自身的免疫系統(tǒng)密切相關(guān)，植物免疫系統(tǒng)由兩個(gè)主要的免疫反應(yīng)組成，微生物模式觸發(fā)免疫（pattern-triggered immunity, PTI）和效應(yīng)因子觸發(fā)免疫（effector-triggered immunity, ETI）。目前關(guān)于大豆抗病分子免疫機(jī)制的研究主要集中在ETI上，而對(duì)于PTI分子機(jī)制的研究基本處于空白狀態(tài)。
中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所馮獻(xiàn)忠研究團(tuán)隊(duì)與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)竇道龍研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)大豆自身免疫相關(guān)的類病斑突變體（lmms）的遺傳篩選，鑒定了兩個(gè)等位基因突變株（Gmlmm1-1,2），圖位克隆證實(shí)該基因編碼一種Malectin樣受體激酶。GmLMM1的功能缺失突變體表現(xiàn)出細(xì)胞死亡、PTI活化和活性氧積累，對(duì)細(xì)菌和卵菌病原體的抗性增強(qiáng)表型，在使用flg22處理后，ROS迸發(fā)顯著增加，觸發(fā)抗病免疫反應(yīng)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證明，GmLMM1與flg22受體FLS2及其共受體BAK1相互作用，負(fù)調(diào)控flg22誘導(dǎo)的二者之間的復(fù)合物形成。上述結(jié)果證實(shí)，GmLMM1作為一個(gè)分子開關(guān)來控制適度的免疫激活，GmLMM1與PRR復(fù)合物組成性結(jié)合，負(fù)調(diào)節(jié)PTI，從而微調(diào)PTI水平，平衡免疫反應(yīng)適度發(fā)生。該研究揭示了大豆中通過GmLMM1參與的模式識(shí)別受體啟動(dòng)微生物模式觸發(fā)免疫的機(jī)制，該研究填補(bǔ)了大豆 PTI抗病機(jī)理中的空白，為培育高抗病的大豆新品種提供了理論指導(dǎo)。
2020年9月14日，本研究以“A Malectin-Like Receptor Kinase Regulates Cell Death and Pattern-Triggered Immunity in Soybean”為題在EMBO Reports（IF=7.497）發(fā)表（https://www.embopress.org/doi/10.15252/embr.202050442）。中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所博士生王東梅和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)梁祥修副教授為該論文的共同第一作者，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所馮獻(xiàn)忠研究員和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)竇道龍教授為該論文的共同通訊作者。相關(guān)工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金的資助。
GmLMM1作為分子開關(guān)調(diào)節(jié)免疫激活模式圖
無病原菌侵入時(shí)，GmLMM1與病原體模式識(shí)別受體BAK1結(jié)合，免疫反應(yīng)被抑制；當(dāng)病原菌（flagellin）侵入植物細(xì)胞后，可以誘導(dǎo)病原菌特異模式識(shí)別受體FLS2和BAK1結(jié)合，以觸發(fā)下游免疫信號(hào)。 GmLMM1在免疫激活過程中可以調(diào)節(jié)FLS2-BAK1相互作用，從而控制適度的免疫激活。
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