Nature Commun | 中国农业科学院植保所揭示14-3-3蛋白调控水稻抗病性的免疫新机制

水稻是全球最重要的粮食作物之一，由稻瘟菌（Magnaporthe oryzae）侵染引起的稻瘟病是危害最严重的真菌病害，常导致水稻大幅减产。植物通过其先天免疫系统识别病原相关分子模式以启动防御反应，但细胞膜上的感知信号如何精准传递至细胞核，并调控抗病相关基因的表达，一直是植物免疫学领域中的核心科学问题。14-3-3蛋白是真核生物中高度保守的调控蛋白，在植物免疫中发挥重要作用，但其稳态调控机制仍不清楚。

近日， 中国农业科学院植物保护研究所作物病原生物功能基因组研究创新团队在Nature Communications在线发表题为“A phosphorylation-dependent ubiquitination switch orchestrates nuclear immune reprogramming upon chitin perception”的研究论文，揭示了一个依赖磷酸化和泛素化修饰介导的14-3-3蛋白级联免疫信号通路，阐明了水稻将细胞膜表面的病原识别信号传递至细胞核，从而抵御稻瘟菌侵染的分子机制。

该研究发现，水稻中的两个同源14-3-3蛋白OsGF14f和OsGF14c是稻瘟病抗性的正调控因子。进一步研究发现，这两种蛋白能够被26S蛋白酶体系统降解。在优化筛选鉴定体系基础上，利用团队创制的水稻E3泛素连接酶文库(UbE3文库)，鉴定出同时靶标OsGF14f和OsGF14c的E3泛素连接酶OsPUB20。OsPUB20通过泛素化修饰OsGF14f和OsGF14c，促进其通过26S蛋白酶体途径降解，从而负调控水稻对稻瘟菌的抗性。然而，当水稻感知到几丁质信号后，类受体激酶OsRLCK185特异性磷酸化OsPUB20蛋白的第153位苏氨酸（Thr153），从而削弱OsPUB20与OsGF14f的相互作用，进而抑制OsPUB20对OsGF14f的泛素化降解，导致OsGF14f蛋白积累，增强水稻的抗病性。进一步研究发现，稻瘟菌侵染情况下，OsGF14f蛋白会快速转运至细胞核，并在核内通过26S蛋白酶体途径降解OsWRKY42。OsWRKY42的降解解除了其对茉莉酸信号通路基因OsAOS2和OsJAZ8的转录抑制，从而提升水稻的稻瘟病抗性。

综上，该研究构建了一个新的免疫级联信号模块“类受体激酶OsRLCK185-E3泛素连接酶OsPUB20-14-3-3蛋白-转录因子OsWRKY42”。首次在植物免疫过程中发现靶向14-3-3蛋白的E3泛素连接酶，深入解析了14-3-3蛋白的稳态调控和核质穿梭机制，不仅为深入理解植物免疫信号从细胞膜到细胞核的传导机制提供了新视角，也为水稻抗病分子育种提供了新靶点和理论依据。

中国农业科学院植物保护研究所和农业基因组研究所联合培养已出站博士后张重阳（现为北京科技大学现代农学院副研究员）为论文第一作者，宁约瑟研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和中国农业科学院科技创新工程基础科学研究中心项目等项目的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-026-69627-2