植保所宁约瑟团队揭示过氧化氢酶介导稻瘟病抗性的新机制

来源：植物科学最前沿      

近日，中国农业科学院植物保护研究所作物病原生物功能基因组研究创新团队在《植物生理》（Plant Physiology）上在线发表了题为“Rice catalase OsCATC is degraded by the E3 ligase APIP6 to negatively regulate immunity”的研究论文，报道了稻瘟菌效应蛋白AvrPiz-t和水稻E3泛素连接酶APIP6共同靶向过氧化氢酶OsCATC，通过调控活性氧的积累调节稻瘟病抗性的分子机制。

泛素介导的蛋白质降解是真核生物体内最重要的翻译后修饰调控机制之一，在植物的生长、发育和逆境胁迫应答过程中发挥着重要作用。其中E3泛素连接酶决定了对靶蛋白的特异性选择，因此E3泛素连接酶和靶蛋白的鉴定是泛素化研究的重点和热点。该团队前期研究发现稻瘟菌效应蛋白AvrPiz-t与水稻E3泛素连接酶APIP6相互作用，并互相促进降解。水稻中异源表达AvrPiz-t和沉默APIP6都会显著抑制flg22激发的活性氧产生。然而，AvrPiz-t和APIP6如何调控活性氧的积累还不清楚。

该研究发现APIP6与过氧化氢酶OsCATC直接相互作用，并降解OsCATC从而抑制其清除过氧化氢（活性氧的主要成分）的效率，水稻oscatc突变体积累大量的过氧化氢，诱导细胞死亡的发生并增强对稻瘟菌的抗病性。进一步发现AvrPiz-t也能与OsCATC相互作用，并促进其清除过氧化氢的效率。该研究证明，当稻瘟菌侵染水稻时，稻瘟菌分泌效应蛋白AvrPiz-t促进OsCATC清除过氧化氢，为稻瘟病侵染创造更有利的条件；为了抵御稻瘟菌的侵染，E3泛素连接酶APIP6同时靶向稻瘟菌AvrPiz-t和水稻OsCATC进行降解，以增加活性氧的产生，从而激活水稻防御反应。该研究率先鉴定了降解过氧化氢酶的E3泛素连接酶，揭示了稻瘟菌与水稻互作过程中通过调控过氧化氢酶清除活性氧效率介导抗病性的分子机制，为水稻抗病分子育种提供了理论依据和基因资源。

中国农业科学院植物保护研究所宁约瑟研究员为该论文的通讯作者，中国农业科学院植物保护研究所和深圳农业基因组研究所联合培养博士后尤小满和中国农业科学院植物保护研究所博士后张帆为共同第一作者。华南农业大学储成才教授等参与了该项研究。该研究得到国家自然科学基金和中国农科院农业科技创新工程等项目的资助。

OsCATC介导的水稻免疫反应的工作模型

原文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac317