近日,，我院植物免疫研究團(tuán)隊(duì)在New Phytologist在線發(fā)表了題為“Novel stripe rust effector boosts the transcription of a host susceptibility factor through affecting histone modification to promote infection in wheat”的研究論文,。該研究首次直接發(fā)現(xiàn)真菌中具有反式轉(zhuǎn)錄激活活性的效應(yīng)子PstGTA1,，該效應(yīng)子通過靶向寄主基因啟動(dòng)子并提高其組蛋白乙?；綇亩せ钚←溙禺愋砸赘谢虻霓D(zhuǎn)錄。我院博士研究生段婉露為論文第一作者,，趙晶副研究員和康振生院士為該論文的共同通訊作者,。
調(diào)控寄主基因表達(dá)是病菌致病的重要手段之一,。然而,，植物病原真菌直接調(diào)控寄主基因表達(dá)的分子機(jī)理仍知之甚少,。該研究發(fā)現(xiàn)，PstGTA1與染色質(zhì)重塑復(fù)合體SNF2亞基部分同源，在條銹菌侵染過程中被分泌并轉(zhuǎn)運(yùn)到小麥細(xì)胞核中,，且其C端具有轉(zhuǎn)錄激活活性,。沉默 PstGTA1 后條銹菌的生長發(fā)育受到了明顯的抑制，而過表達(dá) PstGTA1 則能夠顯著增強(qiáng)小麥對(duì)條銹菌的感病性,，表明PstGTA1在侵染過程中發(fā)揮著重要功能,。
圖1 PstGTA1通過影響H3K4乙酰化水平激活TaSIG的表達(dá)
通過對(duì)過表達(dá) PstGTA1 的轉(zhuǎn)基因小麥進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序分析,，發(fā)現(xiàn)在差異表達(dá)的78個(gè)小麥基因中,，33個(gè)上調(diào)表達(dá)基因均位于小麥3B染色體上，且其中26個(gè)聚集在同一區(qū)段,。其中， TaSIG 被誘導(dǎo)表達(dá)并且顯著高于其它基因,，表明PstGTA1調(diào)控轉(zhuǎn)錄的機(jī)制似乎與染色質(zhì)重塑相關(guān),。染色質(zhì)重塑通常伴隨著組蛋白修飾，例如H3乙?；揎?。因此對(duì)過表達(dá)小麥進(jìn)行乙酰化水平檢測,，發(fā)現(xiàn)與野生型小麥Fielder相比,，過表達(dá)植株中H3K4的乙酰化水平明顯升高,。Chip-qPCR結(jié)果表明 TaSIG 啟動(dòng)子區(qū)域H3K4乙?；揭诧@著富集。這些結(jié)果表明了PstGTA1通過影響 TaSIG 所在染色質(zhì)片段的組蛋白乙?；瘉碚{(diào)節(jié)其表達(dá),。此外，利用DLR,、Chip-qPCR和EMSA進(jìn)一步證明了PstGTA1能夠直接結(jié)合 TaSIG 的啟動(dòng)子激活其表達(dá),。進(jìn)一步分析表明，瞬時(shí)沉默 TaSIG 顯著降低了小麥對(duì) Pst 的感病性,。
圖2 PstGTA1與TaSIG的特異性啟動(dòng)子序列結(jié)合
該研究鑒定到了一個(gè)條銹菌轉(zhuǎn)錄激活因子PstGTA1能夠直接結(jié)合寄主感病因子 TaSIG 的啟動(dòng)子,，并通過增加H3K4乙酰化,，從而激活其轉(zhuǎn)錄,，最終促進(jìn)小麥感病。
圖3. PstGTA1促進(jìn)小麥條銹菌（Pst）發(fā)病機(jī)制的工作模型
該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFD1401001）,、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃（2023-JC-YB-149）和科技部“111計(jì)劃”（BP0719026）的資助,。
論文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.19312
編輯：劉小鳳
審核：郭 軍
