浙江师范大学刘建中研究组揭示大豆中MEKK1调控细胞死亡和防御反应的机制

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MAPK（Mitogen-activated protein kinase）信号通路在植物免疫过程中发挥重要作用。植物可以通过细胞表面上的模式识别受体识别环境刺激并激活MAPK磷酸化反应。研究表明，MAP3K / MEKK（MAP kinase kinase kinase）的初始活化可以激活下游MAP2K / MKK（MAP kinase kinase）的磷酸化，其随后使MAPK磷酸化，而MAPK作用于其靶蛋白（如WRKY转录因子等），并改变其基因表达【1-3】。MAPK级联免疫反应不是简单的线性MAP3K-MAP2K-MAPK模块，而是可以通过严格控制的信号传导网络对细胞外部和内部刺激响应。

拟南芥中的MEKK1（MAPK KINASE KINASE 1 ）是研究最为广泛的MAP3K，其涉及生物和非生物胁迫，胞质分裂及细胞发育等过程【4,5】。之前的研究已经在大豆中利用VIGS（virus-induced gene silencing）沉默技术研究了MAPK的功能，并表明大豆GmMPK4在免疫反应中起负调控作用，而GmMPK6则可以同时正调控或负调控植物免疫【6,7】。然而，在GmMPK4或GmMPK6上游起作用的MAP3K和MAP2K的功能需进一步研究。

近日，浙江师范大学刘建中教授课题组在Plant Physiology发表了题为“The MAPK kinase kinase GmMEKK1 regulates cell death and defense responses”的研究论文，揭示了大豆中MEKK1调控细胞死亡和防御反应的机制。

该研究利用VIGS基因沉默技术鉴定参与大豆免疫的MAPK基因。研究发现，当大豆中的GmMEKK1被沉默后，植物表现出强烈的HR（hypersensitive response）反应和细胞死亡。GmMEKK1沉默同时导致水杨酸（salicylic acid，SA）和过氧化氢（hydrogen peroxide，H2O2）的过度积累。此外，参与初级代谢、翻译/转录、光合作用和生长/发育的基因在GmMEKK1沉默植物中显著下调，而防御相关基因的表达被激活。GmMEKK1沉默的植株对霜霉病菌和大豆花叶病毒更具抗性。该研究还提供证据表明，GmMEKK1在GmMPK6活化中起积极作用，但在GmMPK3活化中起负作用。该研究还表明大豆和拟南芥的MAPK信号传导模块存在相似性，但也存在重要差异。

Silencing GmMEKK1 causes both local and systemic HR cell death in soybean.

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