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JIPB | 88038威尼斯唐定中教授团队揭示稻瘟菌效应因子AvrPib靶标Raf类激酶OsMAPKKK72抑制MAPK和水稻抗病的分子机制

JIPB | 88038威尼斯唐定中教授团队揭示稻瘟菌效应因子AvrPib靶标Raf类激酶OsMAPKKK72抑制MAPK和水稻抗病的分子机制

发布时间:2025-11-21      作者:海峡联合研究院

近日,88038威尼斯唐定中教授团队在《植物学报(英文版)》JIPB上发表题为“Rice blast pathogen effector AvrPib compromises disease resistance by targeting Raf-like protein kinase OsMAPKKK72 to inhibit MAPK signaling”(稻瘟菌效应因子AvrPib靶标Raf类激酶OsMAPKKK72抑制MAPK和水稻抗病)的研究论文。该研究发现一个水稻Raf类MAPKKK蛋白激酶OsMAPKKK72作为支架蛋白在稻瘟病抗性中发挥关键作用,并揭示稻瘟菌效应因子AvrPib通过靶标OsMAPKKK72,抑制OsMAPKKK72与OsMKK9的相互作用,进而干扰MAPK信号并抑制水稻稻瘟病抗性的分子机制。

 

由稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病是世界上最具破坏性的水稻病害之一,每年造成水稻减产30%-40%,严重时甚至颗粒无收。因此,挖掘水稻抗性基因,培育和推广含有广谱抗性基因的水稻品种是防治稻瘟病最经济和最有效的方法。Pib是水稻中第一个被克隆的稻瘟病NLR抗性基因,介导对携带无毒基因/效应因子AvrPib稻瘟菌菌株的抗性。唐定中教授团队前期研究发现,Pib与其同源蛋白PibH8相互作用共同介导对携带AvrPib稻瘟菌菌株的抗性。然而,AvrPib 是如何操控水稻稻瘟病抗性及其在水稻中的潜在作用靶标仍不清楚。

丝裂原蛋白激酶(MAPK)级联信号在植物抗病反应中发挥不可或缺的作用。该研究发现,在水稻ZH11原生质体中表达AvrPib抑制水稻MAPK的激活,并通过酵母双杂交筛选鉴定到一个与AvrPib相互作用的Raf类MAPKKK蛋白激酶OsMAPKKK72,暗示其是AvrPib在水稻中的一个潜在靶标。敲除OsMAPKKK72降低水稻对稻瘟菌Guy11的抗性,表明OsMAPKKK72正调控水稻稻瘟病抗性。进一步的研究发现,OsMAPKKK72与MKK蛋白激酶OsMKK9相互作用。 osmkk9突变体表现增强的感病表型,而OsMKK9过表达材料则表现出增强的抗病的表型,且增强MAPK的激活。同时,OsMKK9与OsMPK3/6相互作用并磷酸化OsMPK3/6,暗示OsMKK9通过OsMPK3/6传递信号,激活水稻稻瘟病抗性。

  图1. OsMAPKKK72作为脚手架与OsMKK9互作  

然而,体外激酶实验显示OsMAPKKK72并不磷酸化OsMKK9,但可以增强OsMKK9与OsMPK3/6的相互作用,暗示OsMAPKKK72作为一个支架蛋白稳定OsMKK9与OsMPK3/6的互作,进而增强免疫信号的级联。与此相一致的,该研究揭示效应因子AvrPib干扰OsMAPKKK72与OsMKK9的相互作用,进而特异性地抑制过表达OsMKK9所增强的MAPK信号激活,减弱水稻稻瘟病抗性。

综上所述,该研究阐明OsMAPKKK72作为支架蛋白调控MAPK信号激活在稻瘟病抗性中的关键作用,并揭示AvrPib 通过靶标OsMAPKKK72干扰MAPK级联反应来抑制稻瘟病抗性的分子机制,有助于我们深入了解“水稻–稻瘟病菌”互作研究模型,为水稻抗病育种提供潜在的基因资源和理论支持。

   图2. 效应因子AvrPib与OsMAPKKK72互作抑制MAPK信号的模型

88038威尼斯植物免疫中心博士后王占春博士和钟桂涛博士为该论文的共同第一作者,唐定中教授和王伟教授为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家生物育种重大科技项目、国家自然科学基金和福建省自然科学基金等项目的资助。

唐定中教授团队