近日，中國農業科學院植物保護研究所作物病原生物功能基因組研究創新團隊在Cell子刊《發育細胞》（ Developmental Cell ）上發表了題為“A pair of E3 ubiquitin ligases control immunity and flowering by targeting different ELF3 proteins in rice”的研究論文。該研究報道了水稻中一對同源E3泛素連接酶通過靶標一對同源底物蛋白調控水稻抗病性和開花期的新機制。
泛素-蛋白酶體系統在植物生長發育和脅迫應答等細胞過程中都發揮了重要的調控作用。E3泛素連接酶介導的蛋白降解機制廣泛參與了植物與病原菌的互作過程。團隊前期研究發現，水稻E3泛素連接酶APIP6通過降解底物蛋白OsELF3-2正調控水稻對稻瘟菌的抗病性。
本研究通過酵母文庫篩選發現APIP6與同源的E3泛素連接酶IPI1形成異源二聚體，且都與OsELF3-2相互作用，并通過26S蛋白酶體系統促進其降解，從而正調控水稻對稻瘟菌的抗性。進一步研究發現，IPI1與OsELF3-2的同源蛋白OsELF3-1特異性相互作用并通過26S蛋白酶體系統促進其降解。過量表達 IPI1 株系表現出與 oself3-1 突變體類似的晚花表型，而 oself3-1 突變體還顯著增強稻瘟菌抗性。相比之下， oself3-2 突變體的開花期與野生型無顯著差異，表明水稻中的同源ELF3蛋白在免疫和開花的調節中出現功能分化，這些研究結果為同源蛋白在植物中的進化提供了證據。有趣的是，IPI1和APIP6異源二聚體能夠協同負調控OsELF3-1與OsELF3-2的蛋白積累，進而精準調控水稻抗病性和開花期，表明同源蛋白可以協同促進底物蛋白降解。本研究在植物中率先揭示了一對E3泛素連接酶通過靶向同源底物蛋白調控抗病性和開花期的新機制，為創制抗病且開花期適中的作物新品種奠定了重要基礎。
值得一提的是，本研究與四川農業大學王靜教授團隊題為“E3 ubiquitin ligase IPI1 controls rice immunity and flowering via both E3 ligase-dependent and -independent pathways”的論文從不同切入點開展研究得到了類似的結論，同時發表在《 Developmental Cell 》雜志。
中國農業科學院植物保護研究所和中國農業大學聯合培養博士研究生徐曉以及中國農業科學院植物保護研究所博士后史學濤為論文的共同第一作者，中國農業科學院植物保護研究所寧約瑟研究員為該論文的通訊作者。該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和中國農科院農業科技創新工程等項目的資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.devcel.2024.06.013
日期：2024-07-24
泛素-蛋白酶體系統在植物生長發育和脅迫應答等細胞過程中都發揮了重要的調控作用。E3泛素連接酶介導的蛋白降解機制廣泛參與了植物與病原菌的互作過程。團隊前期研究發現，水稻E3泛素連接酶APIP6通過降解底物蛋白OsELF3-2正調控水稻對稻瘟菌的抗病性。
本研究通過酵母文庫篩選發現APIP6與同源的E3泛素連接酶IPI1形成異源二聚體，且都與OsELF3-2相互作用，并通過26S蛋白酶體系統促進其降解，從而正調控水稻對稻瘟菌的抗性。進一步研究發現，IPI1與OsELF3-2的同源蛋白OsELF3-1特異性相互作用并通過26S蛋白酶體系統促進其降解。過量表達 IPI1 株系表現出與 oself3-1 突變體類似的晚花表型，而 oself3-1 突變體還顯著增強稻瘟菌抗性。相比之下， oself3-2 突變體的開花期與野生型無顯著差異，表明水稻中的同源ELF3蛋白在免疫和開花的調節中出現功能分化，這些研究結果為同源蛋白在植物中的進化提供了證據。有趣的是，IPI1和APIP6異源二聚體能夠協同負調控OsELF3-1與OsELF3-2的蛋白積累，進而精準調控水稻抗病性和開花期，表明同源蛋白可以協同促進底物蛋白降解。本研究在植物中率先揭示了一對E3泛素連接酶通過靶向同源底物蛋白調控抗病性和開花期的新機制，為創制抗病且開花期適中的作物新品種奠定了重要基礎。
值得一提的是，本研究與四川農業大學王靜教授團隊題為“E3 ubiquitin ligase IPI1 controls rice immunity and flowering via both E3 ligase-dependent and -independent pathways”的論文從不同切入點開展研究得到了類似的結論，同時發表在《 Developmental Cell 》雜志。
中國農業科學院植物保護研究所和中國農業大學聯合培養博士研究生徐曉以及中國農業科學院植物保護研究所博士后史學濤為論文的共同第一作者，中國農業科學院植物保護研究所寧約瑟研究員為該論文的通訊作者。該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和中國農科院農業科技創新工程等項目的資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.devcel.2024.06.013
日期：2024-07-24
