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【前沿】万建民院士团队揭示钙通道蛋白调控水稻稻瘟病抗性的分子机制

2019-08-26来源:南农新闻-NJAU NEWS作者:王家昌 江玲

近日,南京农业大学万建民院士团队克隆了调控水稻先天免疫的新基因OsCNGC9,并对其影响水稻苗期稻瘟病抗性的分子机制进行了深入研究。相关研究成果在线发表在《细胞研究(CellResearch)》(IF17.848)上。

稻瘟病严重危害水稻产量和品质,是世界范围内最具破坏性的水稻病害之一。植物主要依靠自身的免疫系统抵御外界病原物的入侵。因此,解析植物免疫应答机理,有助于人类对植物进行抗病遗传改良。在植物PTI免疫反应过程中,植物通过细胞膜上的受体识别病原相关分子(PAMP),从而激活PTI反应。细胞质中钙离子浓度的瞬时上升一直被认为是植物PTI反应的早期核心事件之一。但水稻中负责介导这一过程的钙离子通道仍然未知。

通过突变体鉴定、遗传分析和基因定位等方法,克隆获得水稻CDS1(CELL DEATH and SUSCEPTIBLE to BLAST1)基因编码的环核苷酸门控离子通道蛋白OsCNGC9,该基因对稻瘟病抗性具有正向的调控作用。OsCNGC9能够介导PAMP诱导的钙离子流,这对于PAMP触发的ROS爆发和PTI相关防御基因表达具有重要作用。进一步结果表明,PTI相关的类受体激酶OsRLCK185能够与OsCNGC9互作,并通过磷酸化修饰改变其通道活性。过表达OsCNGC9可显著提高水稻的PTI反应和苗期稻瘟病抗性,表明OsCNGC9在水稻抗病育种中具有重要应用价值。

该研究建立了一条从病原识别到钙通道激活的免疫信号传导途径,揭示了环核苷酸门控离子通道蛋白9(OsCNGC9)在介导细胞质钙离子升高和水稻抗病中的作用,为水稻抗稻瘟病育种提供了材料和理论基础。

OsCNGC9调控水稻苗期稻瘟病抗性的模式图

万建民院士是该文章的通讯作者,王家昌博士、刘喜博士、张岸博士为该文章的共同第一作者。该研究是南京农业大学与中国农业科学院作物科学研究所全面合作完成,部分工作分别与中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所、中国科学院遗传与发育生物学研究所等单位合作完成,研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划项目的资助。

文章链接:https://www.nature.com/articles/s41422-019-0219-7


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