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Plant Communications邓兴旺实验室何光明课题组揭示植物协调生长和抗病的分子机制

     当受到病原菌攻击时,植物需要将生长的能量重新分配到防御上,以抵御入侵者,这常常会导致植物生长受到抑制,这种现象被称为生长-抗性平衡现象。如何打破这种平衡以实现生长-抗性双优在农作物育种上具有重要的应用的价值。

     2022年6月26日,Plant Communications在线发表了北京大学邓兴旺实验室何光明课题组题为“Natural variation in the transcription factor Replumless contributes to both disease resistance and plant growth in Arabidopsis” 的研究论文。该论文通过全基因组关联分析 (GWAS)发现,拟南芥转录因子REPLUMLESS (RPL)在促进抗病性和生长两方面均发挥作用。研究对约300个拟南芥生态型进行了生长和抗性相关表型的采集,利用GWAS对这些表型进行了关联分析,获得了近90个抗病相关候选基因。通过生长和抗性表型双重筛选,鉴定出了一个生长和抗性均受到显著影响的突变体rpl-4。进一步通过转录组比较和分子生物学分析发现:一方面,RPL直接结合GH3基因的启动子区域,抑制该基因表达,进而抑制该基因介导的IAA-Asp的产生。而IAA-Asp含量的减少会导致病原菌效应蛋白的转运和表达受到限制,最终降低病原菌的繁殖,抑制病害的发生。另一方面,RPL还可以通过结合CHI基因的启动子,抑制该基因的表达,从而影响该基因介导的类黄酮的积累,解除类黄酮对生长素(Auxin)转运的抑制作用,最终促进生长。该研究鉴定到的RPL蛋白,协调调控拟南芥生长和免疫,其在作物中的同源蛋白为农作物分子育种提供了一个潜在的靶点。

 

RPL调控植物生长和抗性作用机制模式图

 

     北京大学博士徐米琪为该论文的第一作者,北京大学邓兴旺教授和何光明副研究员为论文共同通讯作者。北京大学已出站博士后、现北京市农林科学院王训成副研究员为GWAS和转录组分析做出了重要贡献,北京大学在读博士生刘静为表型采集和分子机制解析做出了重要贡献。该研究得到了国家自然科学基金、蛋白质与植物基因国家重点实验室、以及北大-清华生命科学联合中心(CLS)的资助。

     原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590346222001067