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生命科学
Lifescience
年8月16日，中国农业科学院植物保护研究所宁约瑟团队和作物科学研究所夏兰琴团队合作，在CellPress细胞出版社期刊CellReports上发表了题为“AVQ-motif-containingproteinfine-tunesriceimmunityandgrowthbyahierarchicalregulatorymechanism”的研究论文。该研究报道了VQ蛋白OsVQ25通过OsPUB73-OsVQ25-OsWRKY53层级调节机制平衡水稻广谱抗病性和生长的分子机制。如图1所示。
中国农业科学院植物保护研究所博士研究生郝泽芸、中国农业科学院作物科学研究所博士研究生田金福、中国农业科学院植物保护研究所方红博士为论文的共同第一作者，宁约瑟研究员与夏兰琴研究员为论文共同通讯作者。
图1.OsVQ25平衡水稻抗病性和生长的分子机制
水稻是我国重要的粮食作物，由稻瘟菌（Magnaportheoryzae）和白叶枯菌（Xanthomonasoryzaepv.oryzae）侵染引起的稻瘟病和白叶枯病是严重影响水稻生产的重要真菌性和细菌性病害。挖掘水稻广谱抗病功能基因并解析其分子机制，对培育水稻抗病新品种和开发病害防控新策略具有重要意义。缬氨酸-谷氨酰胺（Valine-glutamine,VQ）蛋白是一类含有保守VQ基序（FxxhVQxhTG）结构的蛋白家族。已有研究表明VQ蛋白在植物免疫反应中发挥重要作用，然而VQ蛋白调控植物抗病的分子机制还不清楚。近日，中国农业科学院植物保护研究所宁约瑟组与作物科学研究所夏兰琴组合作发现水稻OsVQ25蛋白与U-box类型E3泛素连接酶OsPUB73和转录因子OsWRKY53相互作用平衡水稻广谱抗病性和生长的分子机制（图1）。
本研究发现，在稻瘟菌侵染水稻后OsPUB73基因的表达量显著被诱导（图2A）。接菌结果表明，ospub73敲除突变体材料相较于野生型削弱了对稻瘟菌和白叶枯菌的抗病性（图2B-F）。另外，防御相关基因OsPBZ1、WRKY45及OsPR1在ospub73敲除突变体材料中的表达量更低（图2G-I）。表明OsPUB73是水稻广谱抗病性的正调控因子。
图2.ospub73敲除突变体材料削弱了对稻瘟菌和白叶枯菌的抗病性
通过免疫沉淀-液相色谱串联质谱法（IP-MS）鉴定发现，OsVQ25为OsPUB73的候选互作蛋白。荧光素酶互补试验、双分子荧光互补试验及免疫共沉淀试验表明OsVQ25与OsPUB73在体内存在特异性相互作用（图3A-C）。进一步研究发现OsPUB73通过26S蛋白酶体途径促进OsVQ25的降解（图3D）。
图3.OsPUB73与OsVQ25互作并促进OsVQ25蛋白的降解
遗传分析表明，敲除OsVQ25能够增强水稻对稻瘟菌及白叶枯菌的广谱抗性，并上调防御相关基因OsPBZ1、WRKY45及OsPR1的表达水平，表明OsVQ25负调控水稻的广谱抗病性（图4）。重要的是，敲除OsVQ25不影响水稻的主要农艺性状（图5），说明OsVQ25有望成为水稻抗病性改良的候选基因。
图4.osvq25敲除突变体材料增强了对稻瘟菌和白叶枯菌的抗病性
图5.osvq25敲除突变体材料的主要农艺性状分析
通过STRING数据库（
