前沿 | 植保学院植物病毒学团队在NLR免疫受体激活植物激素抗病信号方面取得重要进展

2024-04-15 来源:植物保护学院 作者:植保学院 图片:

4月13日,植物保护学院陶小荣教授领衔的植物病毒学团队在Nature Communications上发表了题为《A plant NLR receptor employs ABA centralregulator PP2C-SnRK2 to activate antiviralimmunity》的研究论文。植物对病原微生物的防御依赖于细胞内 NLRs免疫受体。包括 ABA在内的激素信号途径能够被 NLRs免疫受体激活,并在抵御不同病原微生物的过程中发挥关键作用。然而,到目前为止对植物免疫受体如何激活激素信号通路仍知之甚少。该论文研究发现植物NLR免疫受体Sw-5b能够直接利用脱落酸(ABA)核心调控因子PP2C-SnRK2激活抗病毒免疫,研究结果在NLR受体如何激活植物激素抗病毒免疫信号通路方面取得重要进展。

植物对病原微生物的防御依赖于由细胞表面模式识别受体(PRRs)和细胞内含核苷酸结合域的富亮氨酸重复受体(NLRs)介导的两层先天性免疫系统。而 NLRs 受体可检测病原微生物的效应蛋白,并激活称为效应蛋白触发的免疫反应(ETI)。相对于膜表面受体激发的免疫,NLR受体激发的ETI防御具有更快、更强、更持久的特点。但是NLRs 如何诱导快速、强大和持久的ETI防御的内在机制仍然未知。植物免疫受体常激活包括水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)和乙烯(ET)在内的激素信号途径,这些激素信号通路在植物抵御不同病原微生物的过程中发挥着重要作用。脱落酸(ABA)是一种逆境胁迫中发挥主要作用的植物激素,可对非生物胁迫和生物胁迫做出应答反应。研究表明,ABA在植物抵御病毒包括竹花叶病毒(BaMV)、烟草坏死病毒(TNV)和中国小麦花叶病毒(CWMV)的过程中起着关键作用。在大豆 NLR 免疫受体Rsv3激活的过程中也发现 ABA 信号通路的激活,该信号通路的激活对于胼胝质沉积和抑制大豆花叶病毒(SMV)细胞间的移动非常重要。尽管这些激素信号通路在植物防御中发挥着关键作用,但植物免疫受体识别病原微生物后如何启动激素信号通路的机制仍然知之甚少。

本研究发现Sw-5b能够模仿ABA 受体的行为,直接利用 ABA 核心调控元件 PP2C-SnRK2 复合物来激活 ABA 依赖的防御对抗病毒的侵染。PP2C4 能够与 SnRK2.3/2.4 互作并抑制 SnRK2.3/2.4的激活。当免疫受体Sw-5b识别病毒效应蛋白之后,其作用方式与 ABA 受体类似,会导致 Sw-5b NLR免疫受体的构象变化,从而通过NB 结构域与 PP2C4 结合。而Sw-5b与 PP2C4 的结合会干扰 PP2C4 与 SnRK2.3/2.4 之间的相互作用,从而解除PP2C4 对SnRK2.3/2.4 的抑制,进而激活 ABA 特异性的抗病毒免疫。研究还发现,在含Sw-5b的本氏烟和番茄上接种病毒,能够导致气孔关闭并增强植物的抗旱性,并且这一表型依赖于SnRK2.3/2.3。本文的发现为植物免疫受体激活激素信号通路提供了新的认识。

Sw-5b NLR免疫受体直接调控ABA核心元件PP2C-SnRK2激活抗病毒免疫的工作模型

论文第一署名单位为南京农业大学,植物保护学院博士生黄申为论文第一作者,陶小荣教授为通讯作者。南京农大植物病毒研究团队朱敏副教授、李佳副教授、青年研究员冯明峰、云南农科院张仲凯研究员和江苏农科院季英华研究员等人参与了该项研究。该研究是陶小荣团队继在Sw-5b和Tsw等NLR免疫受体如何识别病毒效应蛋白的机制取得系列进展之后(Nature 2023; PNAS 2023;Plant Cell 2017;Molecular Plant 2019;New Phytologist 2021;Plant Biotechnology Journal 2021;),进一步在NLR受体如何激活抗病毒免疫信号通路方面取得的新的突破。该研究得到国家自然科学杰出青年基金和重点国际合作等项目的资助。


原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-024-47364-8


审核:吴峰 赵烨烨

校对:王爽

编辑:谷雨

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