水稻是重要的主食來源。真菌Magnaporthe oryzae引起的稻瘟病是水稻的嚴重病害。有研究發現，抗病受體NLR類蛋白在植物免疫調控中發揮重要作用，并在分子抗病育種中得到廣泛使用。而NLRs介導的免疫激活和抗病信號轉導機制尚不清楚。
近日，中國科學院院士、分子植物科學卓越創新中心研究員何祖華研究組聯合云南大學研究員劉軍鐘研究組，在《科學通報》（Science Bulletin）上，在線發表了題為A PRA-Rab trafficking machinery modulates NLR immune receptor plasma membrane microdomain anchoring and blast resistance in rice的研究論文。該研究揭示了PIBP4-Rab5a轉運機器參與調控NLR蛋白PigmR在細胞膜微區的積累，且PigmR蛋白能夠激活微區上的OsRac1蛋白，促進活性氧產生，以增強水稻對稻瘟病的抗性新機制。
前期，何祖華研究組在起源于我國農家品種的育種材料中鑒定出廣譜持久抗稻瘟病新位點Pigm，解析了Pigm調控抗病性與產量平衡機制的基礎，揭示了該位點中廣譜抗病NLR受體蛋白PigmR與RRM轉錄因子相互作用以激活下游免疫反應的機制，剖析了PigmR通過保護免疫代謝通路免受病原菌攻擊，協同整合植物PTI和ETI，進而賦予水稻廣譜抗病性新機制。
為解析PigmR的下游信號轉導機制，該研究通過酵母雙雜交技術篩選發現異戊烯基化Rab GTPase受體家族成員PIBP4能夠與PigmR蛋白相互作用。研究顯示，敲除PIBP4會減弱PigmR介導的稻瘟病抗性。
進一步，該研究鑒定出與PIBP4相互作用的小G蛋白OsRab5a。OsRab5a可以和PigmR相互作用，而敲除OsRab5a會減弱PigmR介導的稻瘟病抗性。PIBP4和OsRab5a是囊泡轉運途徑相關蛋白。研究發現，在稻瘟病菌侵染的水稻中，PIBP4和OsRab5a中任何一個蛋白缺失均會降低PigmR蛋白在細胞膜微區的累積。微區定位的PigmR能夠與小GTP酶OsRac1相互作用并激活OsRac1，從而觸發活性氧信號傳導，介導植物的免疫反應以抵御稻瘟病侵染。
上述研究發現了新的NLR免疫信號通路，為植物抗病信號網絡構建及水稻抗病分子育種提供了新的視角和靶點。
研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、農業生物育種國家重大科技專項、博士后創新人才支持計劃、中國科學院戰略性先導科技專項及云南省相關項目等的支持。
論文鏈接
PIBP4-OsRab5a轉運機器調控PigmR介導的植物免疫模型
本文鏈接：研究發現NLR蛋白免疫信號新通路http://m.sq15.cn/show-12-532-0.html
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