植物细胞内抗病受体蛋白介导对病原菌的专化性抗性并通常伴有侵染部位的细胞死亡,调控这类免疫受体的稳定性对植物抗病意义重大。在拟南芥中的研究表明,结构类似的免疫受体蛋白直接受泛素蛋白酶体系统调控,而在作物中尤其是麦类作物中没有NLR受体直接受UPS蛋白降解途径调控的报道。

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中国科学院遗传与发育生物学研究所沈前华研究组与谢旗研究组合作,鉴定大麦中的一个新的E3泛素连接酶与大麦多个MLA受体互作,并泛素化免疫受体蛋白,通过UPS系统介导对MLA受体的降解,从而调控免疫受体的稳定性和对白粉菌的抗性,并减弱其细胞死亡对植物带来的不利影响。之前的研究结果表明,MLA的积累也受麦类作物特异表达的小RNA家族成员在转录后水平的调控(Liu
et al.,
2014),以及分子伴侣在翻译后水平的调控。因此,植物免疫受体的积累和稳定性受到多种机制的调控,其复杂性由此可见一斑。

5 月 12
日,《细胞研究》杂志在线发表了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所薛红卫研究组题为
Receptor-like protein ELT1 promotes brassinosteroid signaling through
interacting with and suppressing the endocytosis-mediated degradation of
receptor BRI1 的研究论文。该研究发现水稻类受体蛋白 ELT1
通过与油菜素甾醇受体 BRI1
相互作用并抑制其内吞和降解,进而影响水稻中油菜素甾醇的信号,并调控水稻的株高、分蘖、叶倾角等发育过程。

betway88,研究结果近期在线发表在《植物生理学》(Plant
Physiology
)杂志上(DOI:10.1104/pp.16.01520),沈前华研究组已毕业博士研究生王涛为第一作者,该研究获得科技部和中科院项目的资助。

油菜素甾醇
是一类重要的植物激素,在植物生长发育中发挥重要作用,也和作物的株型、产量、抗性等重要农艺性状密切相关。BR
的信号识别起始于受体蛋白 BRI1 对 BR
的感知,进一步通过一系列信号组分实现对下游靶基因表达的调控,从而调控植物生长发育。类受体蛋白激酶
BAK1 通过磷酸化 BRI1 对激活 BR 信号,此外,泛素化介导了 BRI1
的内吞及降解。对 BR
作用及调控机制的研究目前利用拟南芥已开展了较多工作,且在单子叶作物水稻中也发现
BR
信号组分的功能和调控机制与拟南芥具有较高的保守性,但单双子叶植物是否存在
BR 信号组分及调控的差异仍有待进一步阐明。

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薛红卫研究组重点研究蛋白修饰及调控参与植物激素作用的机理。通过对水稻突变群体中叶倾角异常材料的筛选,他们鉴定了一个叶倾角增大、分蘖增多、株高降低的材料,遗传分析发现其表型是由于一个水稻特异的类受体蛋白
ELT1 的表达增多并增强了 BR 信号所致。ELT1
虽然具有蛋白激酶区域,但其缺乏激酶活性,是一个非典型的类受体蛋白。进一步的分析表明
ELT1 直接与 BRI1 相互作用,通过互作抑制了 BRI1
的泛素化及其介导的内吞,导致 BRI1 的积累及增强的 BR
信号。这些结果鉴定了一个新的类受体蛋白并阐明了其调控水稻生长发育的机制,不仅有助于阐释单子叶植物中油菜素甾醇的信号调控机制,也为作物改良提供了重要线索,同时也揭示了非典型类受体蛋白参与调控膜蛋白内吞并介导相关信号的新机制。

大麦MLA免疫受体蛋白的积累和稳定性受多种机制调控的模型

该工作得到了国家自然科学基金委员会、国家科技部和中科院等项目的资助。

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