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水稻雙重活性轉(zhuǎn)錄因子可調(diào)控細胞死亡和抗病性
作者：王方 來源：中國科學報
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近日，中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所作物病原生物功能基因組研究創(chuàng)新團隊首次報道植物bZIP類型轉(zhuǎn)錄因子APIP5具有結(jié)合DNA和RNA的雙重活性，在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控水稻細胞死亡和防御反應的新機制。研究論文發(fā)表于Nucleic Acids Research（《核酸研究》）。
稻瘟菌侵染引起的稻瘟病是水稻生產(chǎn)上最嚴重的真菌病害之一，挖掘水稻抗病功能基因并解析水稻與稻瘟菌互作機制，對開發(fā)病害防控新策略和選育抗病新品種具有重要意義。
該團隊前期研究發(fā)現(xiàn)水稻R蛋白Piz-t通過穩(wěn)定APIP5抑制效應蛋白AvrPiz-t介導的細胞壞死，且APIP5能夠轉(zhuǎn)錄抑制酚胺相關基因的表達調(diào)控酚胺代謝物的合成。然而，APIP5如何通過在細胞核和細胞質(zhì)中穿梭精細調(diào)控水稻免疫反應的分子機制還不清楚。
APIP5蛋白包含核定位信號和核輸出信號基序，核定位信號關鍵氨基酸的突變抑制了APIP5在水稻細胞核中積累，誘導細胞死亡的發(fā)生和增強對稻瘟菌的抗性。進一步發(fā)現(xiàn)在水稻發(fā)育后期APIP5在細胞核中的積累增加，利用染色質(zhì)免疫共沉淀測序（ChIP-seq）發(fā)現(xiàn)APIP5能夠結(jié)合到細胞壁相關激酶 OsWAK5 和細胞色素P450酶 CYP72A1 的啟動子，并抑制二者的表達。進一步發(fā)現(xiàn)OsWAK5 和CYP72A1分別通過調(diào)節(jié)木質(zhì)素的積累和次級代謝物合成和活性氧爆發(fā)從而正調(diào)控水稻基礎免疫反應。有趣的是，APIP5還具有結(jié)合RNA的活性，稻瘟菌侵染促進其在細胞質(zhì)RNA加工小體中的富集，特異性地結(jié)合水稻抗病和細胞死亡相關基因 OsLSD1 和 OsRac1 的3UTR的poly(U)序列，促進 OsLSD1 和 OsRac1 的mRNA降解，在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控水稻基礎免疫反應。
因此，該研究明確了APIP5具有結(jié)合DNA和RNA雙重功能，揭示植物轉(zhuǎn)錄因子通過在細胞核和細胞質(zhì)中穿梭協(xié)同調(diào)控免疫反應的新機制，為水稻病害防控新策略的開發(fā)提供新思路。
該研究得到國家自然科學基金和中國農(nóng)業(yè)科學院創(chuàng)新工程等項目的資助。
相關論文信息：https://doi.org/10.1093/nar/gkac316