MPK3/MPK6调控植物防卫基因诱导表达和真菌抗性
生物通,2013-03-26
来自美国密苏里大学、浙江大学的研究人员在拟南芥中证实，MPK3/MPK6通过磷酸化一个ERF转录因子，调控了植物防卫基因（Defense Gene）诱导表达和真菌抗性。这一研究成果发表在3月的植物学权威期刊The Plant Cell杂志上。
领导这一研究的是密苏里大学的华人科学家张舒群（Shuqun Zhang）教授，其现为浙江大学生命科学学院、国家“千人计划”专家。长期致力于生物化学、分子遗传、植物生理及信号传导特别是蛋白质磷酸化等领域研究。共发表SCI论文50余篇，论文平均影响因子8.5, 累计他引次数4000余次。
植物在与病原微生物共同进化的过程中,发展了一系列拮抗病原物侵染的复杂的防御反应体系。在植物与病原互作中，有大量的基因诱导表达，它们编码的蛋白质参与植物对病原物的防卫反应，这类基因称之为防卫基因。从1902年人们发现病原物侵染而引起植物过敏反应起，人们对防卫反应进行了广泛深人的研究，到目前为止，防卫基因仍然是植保和遗传学家们研究的前沿和重点。
近年来的研究表明拟南芥两个丝裂原活化蛋白激酶MPK3和MPK6除在叶片气孔发育、花瓣脱落及胚珠发育中其重要作用外，还可被如盐、伤害和病原体等胁迫刺激和茉莉酸激活。MPK3和MPK6通过调控多种防御反应，在植物抗病性中发挥至关重要的作用。
在此前的研究中，张舒群课题组曾证实WRKY33作为MPK3/MPK6的底物，在MPK3/MPK6下游作用于植保素合成基因的调控。用死体营养型真菌病原体灰霉病菌（Botrytis cinerea）接种拟南芥时，可诱导MPK3/6信号通路激活，进而激活WRKY33；在WRKY33调控下，激活PAD3基因的转录，大量合成植保素，从而做出防卫应答。
在这篇文章中，研究人员报告称发现了MPK3/MPK6的另一个底物，ETHYLENE RESPONSE FACTOR6 (ERF6)，调控了拟南芥防御基因表达和对霉病菌B. cinerea的抗性。研究人员证实在功能获得性转基因植物中或是灰霉菌B. cinerea感染时，MPK3/MPK6磷酸化ERF6，提高了ERF6蛋白的稳定性。模拟磷酸化的ERF6能够组成性激活防卫相关基因，尤其是如PDF1.1和PDF1.2等与真菌抗性相关的基因，并可增强对灰霉病菌的抗性。
相比之下，当研究人员将ERF6与EAR（ERF-associated amphiphilic repression）模体融合，表达ERF6-EAR时，发现其强有力地抑制了灰霉菌诱导的防卫基因表达，导致ERF6-EAR转基因植物对灰霉菌过敏。不同于ERF1，在防御素基因激活中ERF6所发挥的功能及调控不依赖于乙稀。
新研究证实了ERF6是MPK3和MPK6的另一个底物，在MPK3/MPK6级联反应下游发挥重要作用，调控了植物防御真菌病原体。（生物通：何嫱）
