JIPB | 中科院微生物所刘俊课题组揭示水杨酸和茉莉酸调控水稻抗病性的新机制

水稻是我国主要的粮食作物，在国民经济中占有重要的地位。但是，水稻生产过程中会遭受多种病害，其中稻瘟菌侵染引发的稻瘟病是影响水稻稳产、高产的重要因素。稻瘟菌侵染会引起水稻急剧的生理变化，其中以激素变化最为明显。在模式植物拟南芥的研究中发现，水杨酸（Salicylic acid, SA）和茉莉酸（Jasmonic acid, JA）作为主要的植物激素参与抗病过程调控；其中水杨酸参与植物抵御活体寄生或半活体寄生菌的侵染，而茉莉酸主要参与抵御腐生菌和昆虫侵染的过程。但是水杨酸和茉莉酸在水稻抗稻瘟菌侵染过程中的变化和意义一直不明确。

近日，JIPB在线发表了中科院微生物研究所刘俊课题组题为“A bHLH transcription activator regulates defense signaling by nucleo-cytosolic trafficking in rice”的研究论文。该研究发现水稻中一个bHLH类转录激活因子OsbHLH6能够分别与SA和JA信号途径的重要调控因子OsNPR1和OsMYC2发生互作，并通过在水稻细胞核与细胞质的穿梭参与植物激素SA和JA信号的调控，实现水稻抗病。

该 研究 发现， OsbHLH6 是 一个真菌侵染特异诱导的基因，稻瘟菌侵染和几丁质处理都可以显著诱导其表达。 过量表达该基因降低了水稻对稻瘟菌侵染的抗性，同时敲除该基因的突变体却增强了水稻的抗病性，表明了该基因负调控水稻的稻瘟病抗性。 该基因编码的蛋白OsbHLH6主要定位于水稻的细胞核中，但是细胞质中也有少量分布。 在细胞核中OsbHLH6与茉莉酸信号的关键调控蛋白OsMYC2互作，并阻止OsJAZ类茉莉酸信号的负调控蛋白对OsMYC2的转录抑制，从而促进了JA信号的激活。 而在细胞质中，OsbHLH6与水杨酸信号的关键调控蛋白OsNPR1互作。 有意思的是，OsNPR1可以阻止OsbHLH6在水稻细胞核中的积累，进而抑制JA信号并促进了SA信号的激活。

OsbHLH6负调控水稻抗病性的机制。sbHLH6通过调控稻瘟菌侵染下的SA和JA拮抗，在早期激活JA信号、抑制SA信号，促进稻瘟菌侵染。

因此，该研究揭示了一个植物中调控SA和JA信号拮抗的关键基因，同时也揭示了稻瘟菌侵染下SA和JA动态变化在水稻抵抗稻瘟菌侵染中的作用。

刘俊课题组近年来在水稻基础抗性研究中取得了一系列进展，揭示了乙烯、脱落酸和细胞分裂素等植物激素参与水稻抗稻瘟病的分子机制（Yanget al., Plant J, 2017；Caoet al., MPMI, 2016），以及水稻识别稻瘟菌入侵的新机制等（Yanget al., Plant Cell, 2019）。这篇论文进一步揭示了SA和JA动态调控在水稻抗稻瘟病过程中的重要意义。

博士生孟凡伟和副研究员杨超博士为该论文的第一作者，刘俊研究员为通讯作者。美国南卡大学的傅正擎教授和陈焕博士也参与了该项研究工作。该研究得到了中科院先导专项以及国家自然科学基金的资助。

参考文献：

1. Yang, C., Yu, Y., Huang, J., Meng, F., Pang, J., Zhao, Q., Islam, A., Xu, N., Tian, Y., and Liu, J. Binding of the Magnaporthe oryzae chitinase MoChia1 by a rice tetratricopeptide repeat protein allows free chitin to trigger immune responses. The Plant Cell, 2019, 31: 172–188

2. Yang, C., Li, W., Cao, J., Meng F., Yu, Y., Huang, J., Jiang, L., Liu, M., Zhang, Z., Chen, X., Miyamoto, K., Zhang, J., Chen, S., and Liu, J. Activation of ethylene signaling pathways enhances disease resistance by regulating ROS and phytoalexin production in rice. The Plant Journal, 2017, 89(2):338-353

3. Cao, J., Yang, C., Li, L., Jiang, L., Wu, Y., Wu, C., Bu, Q., Xia, G., Liu, X., Luo, Y., and Liu, J. (2016). Rice Plasma Membrane Proteomics Reveals Magnaporthe oryzae Promotes Susceptibility by Sequential Activation of Host Hormone Signaling Pathways. Mol Plant Microbe Interact 29, 902-913.

来源：JIPB，略有改动。文章链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/jipb.12922