中國農業科學院植物保護研究所糧食作物真菌病害監測與防控創新團隊聯合深圳農業基因組所研究發現水稻ANIP1-OsWRKY62分子模塊，并探索了該模塊參與水稻基礎免疫反應以及抗病蛋白Pi9信號通路的工作機制。研究成果“The ANIP1-OsWRKY62 module regulates both basal defense and Pi9-mediated immunity against Magnaporthe oryzae in rice”在線發表在Molecular Plant雜志。
稻瘟病是全世界范圍內威脅水稻穩產增產的最主要病害之一。綠色防控稻瘟病需要深入挖掘抗病基因資源，合理布局與利用抗病基因，了解稻瘟菌的侵染機理以及解析抗病基因的抗性機制。目前在水稻中已經克隆了超過30個抗稻瘟病基因，其中Pi9是2006年被報道的具有廣譜持久抗性的抗病基因。更重要的是，由于Pi9在兼具抗性的同時對水稻產量沒有明顯的影響，使其成為抗病育種中的優良基因資源。稻瘟菌的AvrPi9是Pi9對應的無毒基因，二者相互識別激活免疫反應。AvrPi9編碼一個效應蛋白，在侵染過程中分泌到水稻細胞中。然而，AvrPi9的工作機制以及如何被Pi9識別仍然不清楚。
該研究首先篩選到AvrPi9在水稻中的一個互作蛋白，稱為ANIP1 （AVRPI9-INTERACTING PROTEIN 1）。ANIP1是一個含有類泛素（ubquitin-like，UBL）結構域的蛋白，其同源蛋白廣泛存在于單子葉和雙子葉植物中。研究人員進而通過對ANIP1的敲除和過表達株系的接種表型鑒定以及轉錄組分析發現ANIP1是基礎防御的負調控因子。并且，ANIP1蛋白本身可以通過結合OsRPN10、OsRPN13等泛素受體介導自身的降解。為了進一步探索ANIP1的生理功能，篩選并鑒定到ANIP1在水稻中的互作蛋白OsWRKY62。OsWRKY62蛋白在anip1突變體中更為穩定，并且在煙草系統中ANIP1能夠促進OsWRKY62的降解，因此，ANIP1負調控OsWRKY62蛋白穩定性。在無Pi9的水稻背景中，OsWRKY62是稻瘟菌抗性的正調控因子，而AvrPi9可以通過維持ANIP1的穩定性促進其對OsWRKY62的降解，以達到減弱寄主免疫反應的目的。然而，當Pi9存在時，整個系統發生巨大變化：Pi9同樣可以穩定ANIP1，但此時ANIP1和OsWRKY62均可以結合Pi9。在Pi9背景下敲除ANIP1或OsWRKY62能夠顯著增強水稻對親和稻瘟病菌小種的抗性，推測ANIP1和OsWRKY62結合Pi9可能參與維持Pi9在無病原菌侵染情況下的非激活狀態。最后，研究發現AvrPi9可以促進ANIP1和Pi9的解離并釋放Pi9，這可能是AvrPi9激活Pi9的重要步驟之一。
該研究在水稻中發現了一個由ANIP1-OsWRKY62組成的分子調節模塊，闡明了稻瘟病菌與水稻互作系統中，在有無AvrPi9/Pi9的情形下精細調控植物免疫反應的作用機理，為深入了解AvrPi9與Pi9的識別機制奠定了重要基礎。
圖1 ANIP1-OsWRKY62參與AvrPi9與Pi9信號通路模型
論文鏈接：https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052（23）00065-5
日期：2023-03-13
稻瘟病是全世界范圍內威脅水稻穩產增產的最主要病害之一。綠色防控稻瘟病需要深入挖掘抗病基因資源，合理布局與利用抗病基因，了解稻瘟菌的侵染機理以及解析抗病基因的抗性機制。目前在水稻中已經克隆了超過30個抗稻瘟病基因，其中Pi9是2006年被報道的具有廣譜持久抗性的抗病基因。更重要的是，由于Pi9在兼具抗性的同時對水稻產量沒有明顯的影響，使其成為抗病育種中的優良基因資源。稻瘟菌的AvrPi9是Pi9對應的無毒基因，二者相互識別激活免疫反應。AvrPi9編碼一個效應蛋白，在侵染過程中分泌到水稻細胞中。然而，AvrPi9的工作機制以及如何被Pi9識別仍然不清楚。
該研究首先篩選到AvrPi9在水稻中的一個互作蛋白，稱為ANIP1 （AVRPI9-INTERACTING PROTEIN 1）。ANIP1是一個含有類泛素（ubquitin-like，UBL）結構域的蛋白，其同源蛋白廣泛存在于單子葉和雙子葉植物中。研究人員進而通過對ANIP1的敲除和過表達株系的接種表型鑒定以及轉錄組分析發現ANIP1是基礎防御的負調控因子。并且，ANIP1蛋白本身可以通過結合OsRPN10、OsRPN13等泛素受體介導自身的降解。為了進一步探索ANIP1的生理功能，篩選并鑒定到ANIP1在水稻中的互作蛋白OsWRKY62。OsWRKY62蛋白在anip1突變體中更為穩定，并且在煙草系統中ANIP1能夠促進OsWRKY62的降解，因此，ANIP1負調控OsWRKY62蛋白穩定性。在無Pi9的水稻背景中，OsWRKY62是稻瘟菌抗性的正調控因子，而AvrPi9可以通過維持ANIP1的穩定性促進其對OsWRKY62的降解，以達到減弱寄主免疫反應的目的。然而，當Pi9存在時，整個系統發生巨大變化：Pi9同樣可以穩定ANIP1，但此時ANIP1和OsWRKY62均可以結合Pi9。在Pi9背景下敲除ANIP1或OsWRKY62能夠顯著增強水稻對親和稻瘟病菌小種的抗性，推測ANIP1和OsWRKY62結合Pi9可能參與維持Pi9在無病原菌侵染情況下的非激活狀態。最后，研究發現AvrPi9可以促進ANIP1和Pi9的解離并釋放Pi9，這可能是AvrPi9激活Pi9的重要步驟之一。
該研究在水稻中發現了一個由ANIP1-OsWRKY62組成的分子調節模塊，闡明了稻瘟病菌與水稻互作系統中，在有無AvrPi9/Pi9的情形下精細調控植物免疫反應的作用機理，為深入了解AvrPi9與Pi9的識別機制奠定了重要基礎。
圖1 ANIP1-OsWRKY62參與AvrPi9與Pi9信號通路模型
論文鏈接：https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052（23）00065-5
日期：2023-03-13
