科学家发现水稻免疫和广谱抗病负调控新机制

2017年11月13日，《PLOS PATHOGENS》杂志在线发表了我所何祖华研究组题为“GDSL lipases modulate immunity through lipid homeostasis in rice”的研究论文。该研究揭示了GDSL酯酶OsGLIP1和OsGLIP2通过脂类代谢，从而调控水稻免疫反应和抑制抗病性的新机制。

越来越多的证据表明，脂类及其代谢物在植物和病原菌的互作中发挥着重要的作用，而酯酶催化了脂类的代谢，但酯酶及其代谢产物如何调控植物的免疫反应机制少见报道。何祖华课题组通过对水稻广谱抗病材料的表达组分析发现两个GDSL酯酶基因OsGLIP1和OsGLIP2的表达受病原菌侵染和防卫激素水杨酸（SA）的抑制。OsGLIP1和OsGLIP2蛋白可以催化4-硝基苯乙酯和4-硝基苯丁酯的水解，证明它们具有酯酶活性。OsGLIP1主要在叶片和叶鞘表达，而OsGLIP2主要在节和节间中有表达,表明它们具有组织表达互补的生物学功能。同时下调OsGLIP1 和OsGLIP2基因的表达可以提高水稻对真菌和细菌病原菌的广谱抗病性，而OsGLIP1和OsGLIP2 的过表达植株则增强对病原菌的敏感性。系统的蛋白定位研究发现OsGLIP蛋白的脂肪体和内质网的定位对于它们的免疫抑制功能是必须的。系统的酯类代谢谱分析表明，OsGLIP1 和 OsGLIP2系统调节不同酯类成分的动态平衡，尤其发现单半乳糖基二酰基甘油（monogalactosyldiacylglycerol, MGDG)和二半乳糖二酰基丙三醇（digalactosyldiacylglycerol, DGDG）在OsGLIP过表达的植物中累积，但在OsGLIP-RNAi的植株中下调。研究者进一步通过幼苗培养证明MGDG和DGDG可以抑制免疫反应，降低植物的抗病性。因此OsGLIP1和OsGLIP2是水稻抗病性的负调控因子。该工作不仅为植物免疫调控研究提供新的方向，也为作物高抗高产分子设计育种提供了理论基础。

该工作由共同第一作者高明君、尹昕和杨卫兵等完成。受国家自然科学基金委、国家转基因新品种培育重大专项和上海市科委项目资助。