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生物所梁岩团队在Molecular Plant上发文报道免疫系统广谱活性氧迸发的调控机制

日期:2021-06-16

2021612日,浙江大学农业与生物技术学院生物技术研究所梁岩研究员在Molecular Plant上在线发表了题为“The receptor-like cytoplasmic kinase RIPK regulates broad-spectrum ROS signaling in multiple layers of plant immune system”的研究论文。该研究报道了胞内受体激酶RIPK磷酸化NADPH氧化酶RBOHD,在多层免疫系统中调控活性氧迸发的分子机制。

活性氧迸发是植物抵御病原菌入侵的主要免疫反应之一,它不仅可以直接抑制病原菌生长,还可以通过加固细胞壁增厚限制病原菌入侵,也可以作为信号分子诱导气孔关闭和系统获得抗性等其它免疫反应,因此,解析植物体内活性氧的产生机制具有重要的意义。NADPH氧化酶RBOHD是拟南芥响应病原菌激发子诱导活性氧迸发的最主要酶,以前的研究发现RBOHD在不同的免疫激发子处理后受不同的胞内受体激酶激活,从而诱导不同动态的活性氧迸发,有些快速而短暂,有些缓慢而持久。梁岩团队早期研究发现细菌表面的脂多糖可以诱导双相活性氧迸发,本文作者首先通过正向遗传学的方法筛选了对脂多糖不敏感的拟南芥突变体,对其中两个突变体进行图位克隆和全基因组测序,发现胞内受体激酶RIPK基因突变,同时作者通过CRISPR/cas9构建了ripk敲除突变体,有意思的是,所有的ripk 突变体在来自病原菌比较保守的免疫激发子处理后,活性氧水平都显著低于野生型,除此之外,ripk 突变体在效应因子、植物自身的免疫激发子以及诱导系统获得抗性的激发子处理后,活性氧也显著降低,说明RIPK调控了多层免疫系统的活性氧迸发。其次,作者发现RIPK磷酸化RBOHD。不同激发子处理后,ripk 突变体中RBOHD S343/S347的磷酸化水平显著降低。最后,作者检测了RBOHD介导的抗病反应,发现RIPKRBOHD一致,在气孔运动、系统获得抗性以及胡萝卜软腐病抗性中都起着重要的作用。综上所述,该研究揭示了RIPK响应多种激发子,通过磷酸化RBOHD蛋白调控多层免疫系统活性氧迸发,RIPK是迄今为止发现调控RBOHD最广谱的胞内受体激酶。论文第一作者为李苹博士后,梁岩研究员为该论文的通讯作者。本研究得到重点研发计划、国家自然科学基金和博士后基金等项目的资助。

论文链接:https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(21)00222-7