广东
近日，福建农林大学唐定中教授团队在《PNAS》杂志上发表题为“Loss of calcium-dependent protein kinases OsCPK5 and OsCPK13 leads to NLR-dependent resistance in rice”的研究成果。福建农林大学植物免疫中心博士后王占春博士为该论文的第一作者，唐定中教授和王伟教授为该论文的共同通讯作者。
该研究揭示水稻钙依赖蛋白激酶OsCPK5和OsCPK13具有Ca2+和病原菌诱导的激酶活性，正调控稻瘟病抗性。并且，OsCPK5和OsCPK13均与NLR蛋白OsCARP1 (OsCPK5/13-ASSOCIATING RESISTENCE PROTEIN 1)互作，二者同时缺失激活OsCARP1介导稻瘟病抗性。
唐定中教授团队早期的研究揭示拟南芥AtCPK5与非典型NLR抗病蛋白TIR-NBS 2 (TN2)协作，在植物PTI和ETI信号中发挥关键作用(Liu et al., 2017; liu et al., 2024)。但是，水稻CPKs如何参与抗病反应还尚不清楚。首先，通过进化树分析和蛋白序列同源性比对，该研究发现水稻钙依赖蛋白激酶OsCPK5和OsCPK13与拟南芥AtCPK5同源关系最近。体外蛋白激酶实验显示OsCPK5和OsCPK13表现出很强的Ca2+依赖的激酶活性。并且，二者的激酶活性在水稻体内也受稻瘟菌侵染的诱导，暗示OsCPK5和OsCPK13在免疫信号转导中具有关键作用。该研究随后构建了oscpk5和oscpk13突变体，发现单突变体表现减弱的稻瘟病抗性，而过表达材料OE-OsCPK5和OE-OsCPK13则表现出增强的抗病表型(图1)，表明OsCPK5和OsCPK13正调控水稻稻瘟病抗性。
图1. OsCPK5和OsCPK13正调控水稻稻瘟病抗性
该研究构建了oscpk5/13双突变体，发现双突变体中早期免疫反应(包括活性氧ROS迸发和胼胝质沉积)均显著降低，并且oscpk5/13双突变体的胼胝质沉积较oscpk5和oscpk13单突变体更少，表明OsCPK5和OsCPK13功能上存在加性效应。该结果与OsCPK5和OsCPK13存在相互作用，且可以相互磷酸化相一致。然而，有趣的是，与oscpk5和oscpk13单突变体不同，oscpk5/13双突变体表现出增强的稻瘟病抗病表型。进一步的研究发现，OsCPK5和OsCPK13与NLR抗病蛋白OsCARP1相互作用，且抑制OsCARP1诱导的烟草细胞死亡。同时，oscpk5/13双突变体增强的抗病表型依赖OsCARP1 (图2)。
图2. NLR抗病蛋白OsCARP1激活oscpk5/13中增强的抗病性
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