科学家揭示水稻抗稻瘟病新机制
近日，中国农业科学院植物保护研究所作物有害生物功能基因组研究创新团队在《分子植物》上发表研究文章。该研究发现高等植物特有的维管植物单锌指转录因子是先天免疫的关键因子，揭示了VOZ转录因子作为桥梁连通泛素连接酶对抗病蛋白调控的分子机制。
由稻瘟菌侵染引起的稻瘟病是水稻生产上最严重的真菌病害，鉴定和利用抗病基因是生产上防控稻瘟病最为经济、有效和环保的策略。该团队前期研究先后克隆了稻瘟病广谱抗性基因 Piz-t 及其对应的无毒基因 AvrPiz-t ，并应用于生产实践。进一步研究发现AvrPiz-t通过靶标水稻转录因子APIP5、E3泛素连接酶APIP6和APIP10、钾离子通道蛋白OsAKT1和胰蛋白酶抑制剂APIP4调控稻瘟菌的致病性和水稻的抗病性。
然而，抗病蛋白Piz-t介导的抗病机制以及泛素连接酶APIP10如何促进Piz-t蛋白的降解还不清楚。
该研究发现APIP10与VOZ家族在水稻中的两个同源蛋白OsVOZ1与OsVOZ2存在特异的相互作用，并通过26S蛋白酶体途径促进其降解，表明OsVOZ1/OsVOZ2是APIP10泛素化的底物。转录活性分析发现OsVOZ1具有转录抑制活性，OsVOZ2具有转录激活活性，而OsVOZ1可以促进OsVOZ2的转录激活活性，表明二者可能协同发挥作用。功能研究表明 OsVOZ1/OsVOZ2 功能冗余并协同性地负调控水稻细胞死亡和基础抗性。
进一步发现OsVOZ1/OsVOZ2能够与抗病蛋白Piz-t相互作用，在 Piz-t 背景下抑制表达 OsVOZ1/OsVOZ2 削弱了Piz-t的转录水平、蛋白积累和对非亲和小种的抗病性。说明APIP10通过OsVOZ1/OsVOZ2调控Piz-t介导的免疫反应。
该研究率先鉴定了泛素连接酶APIP10在水稻中的底物蛋白，并发现维管植物单锌指转录因子在水稻基础抗病和特异性抗病过程中都发挥着关键作用，为创制新的病害防控策略和抗病分子育种奠定了理论基础。
中国农科院植物保护研究所博士后汪激扬和王如意为论文共同第一作者，植物保护研究所研究员宁约瑟等为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划项目和博士后基金等项目的资助。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.11.005
