植物防御基因诱导表达研究获进展

    发布时间: 2013-05-10 15:30 浏览次数:

     

    来自美国密苏里大学、浙江大学的研究人员在拟南芥中证实,MPK3/MPK6通过磷酸化一个ERF转录因子,调控了植物防御基因(Defense Gene)诱导表达和真菌抗性。这一研究成果发表在3月的植物学权威期刊The Plant Cell杂志上。
    领导这一研究的是密苏里大学的华人科学家张舒群(Shuqun Zhang)教授,其现为浙江大学生命科学学院、国家“千人计划”专家。长期致力于生物化学、分子遗传、植物生理及信号传导特别是蛋白质磷酸化等领域研究。共发表SCI论文50余篇,论文平均影响因子8.5,累计他引次数4000余次。
    植物在与病原微生物共同进化的过程中,发展了一系列拮抗病原物侵染的复杂的防御反应体系。在植物与病原互作中,有大量的基因诱导表达,它们编码的蛋白质参与植物对病原物的防御反应,这类基因称之为防御基因。从1902年人们发现病原物侵染而引起植物过敏反应起,人们对防御反应进行了广泛深人的研究,到目前为止,防御基因仍然是植保和遗传学家们研究的前沿和重点。
    近年来的研究表明拟南芥两个丝裂原活化蛋白激酶MPK3和MPK6除在叶片气孔发育、花瓣脱落及胚珠发育中其重要作用外,还可被如盐、伤害和病原体等胁迫刺激和茉莉酸激活。MPK3和MPK6通过调控多种防御反应,在植物抗病性中发挥至关重要的作用。
    在此前的研究中,张舒群课题组曾证实WRKY33作为MPK3/MPK6的底物,在MPK3/MPK6下游作用于植保素合成基因的调控。用死体营养型真菌病原体灰霉病菌(Botrytis cinerea)接种拟南芥时,可诱导MPK3/6信号通路激活,进而激活WRKY33;在WRKY33调控下,激活PAD3基因的转录,大量合成植保素,从而做出防御应答。
    在这篇文章中,研究人员报告称发现了MPK3/MPK6的另一个底物,ETHYLENE RESPONSE FACTOR6 (ERF6),调控了拟南芥防御基因表达和对霉病菌B. cinerea的抗性。研究人员证实在功能获得性转基因植物中或是灰霉菌B. cinerea感染时,MPK3/MPK6磷酸化ERF6,提高了ERF6蛋白的稳定性。模拟磷酸化的ERF6能够组成性激活防御相关基因,尤其是如PDF1.1和PDF1.2等与真菌抗性相关的基因,并可增强对灰霉病菌的抗性。
    相比之下,当研究人员将ERF6与EAR(ERF-associated amphiphilic repression)模体融合,表达ERF6-EAR时,发现其强有力地抑制了灰霉菌诱导的防御基因表达,导致ERF6-EAR转基因植物对灰霉菌过敏。不同于ERF1,在防御素基因激活中ERF6所发挥的功能及调控不依赖于乙稀。
    新研究证实了ERF6是MPK3和MPK6的另一个底物,在MPK3/MPK6级联反应下游发挥重要作用,调控了植物防御真菌病原体。(来源:生物通 何嫱)