2022年11月15日,，我院植物病毒與病毒基因工程技術(shù)研究團隊在《The Plant Journal》上在線發(fā)表了題為“The ‘Candidatus Phytoplasma tritici’ effector SWP12 degrades the transcription factor TaWRKY74 to suppress wheat resistance”的研究論文,，揭示了小麥藍矮植原體效應(yīng)子SWP12的功能及其作用機理。該研究闡述了一個與小麥轉(zhuǎn)錄因子TaWRKY74互作的小麥藍矮植原體效應(yīng)子SWP12,，其能通過泛素依賴途徑介導(dǎo)TaWRKY74的降解,，降低植物ROS積累并且提高NDH活性,，削弱小麥防御應(yīng)答以促進植原體侵染的作用機制。我院吳云鋒教授和趙磊副教授為該論文的共同通訊作者,，博士研究生白碧鑫為該論文的第一作者,。
小麥藍矮植原體（ ‘Candidatus Phytoplasma tritici’）是一種韌皮部局限性寄生的原核生物，引起的小麥藍矮?。╓heat blue dwarf）危害我國廣大西北地區(qū)冬小麥,，威脅糧食安全。在田間由昆蟲介體異沙葉蟬（ Psammotettix alienus ）持久?；詡鞑チ餍?。植物在感知植原體侵染時，氧化防御系統(tǒng)被高度激活,，ROS作為重要的信號分子,，參與植物抵抗病原菌侵染的防御調(diào)節(jié)。NADH 脫氫酶復(fù)合體(NDH)活性是植物重要的免疫預(yù)警組成部分,，沉默組裝因子CRR6導(dǎo)致的低水平NDH活性使植物保持高度免疫警覺和廣譜抗病特性,。TaWRKY74不僅刺激ROS的生成，還通過作用于TaCRR6的啟動子損害植物NDH活性,，是小麥抗病性的一個正向調(diào)控因子,。小麥藍矮植原體在侵染過程中向寄主分泌效應(yīng)子SWP12，它可以靶向降解TaWRKY74削弱植物免疫反應(yīng),，促進植原體的侵染。
在小麥與植原體互作中,，ROS被高度誘導(dǎo)生成,，表達效應(yīng)子SWP12顯著抑制了植物中的ROS積累，促進了植原體的積累,。通過酵母雙雜交文庫篩選,，利用蛋白互作技術(shù)，鑒定到一個與SWP12特異性互作的小麥轉(zhuǎn)錄因子TaWRKY74,。瞬時表達TaWRKY74接種植原體發(fā)現(xiàn),，ROS積累顯著上升,， TaCRR6 轉(zhuǎn)錄水平和NDH活性顯著下降，植原體積累顯著減少,。進一步沉默TaWRKY74接種植原體發(fā)現(xiàn),， TaCRR6 轉(zhuǎn)錄水平顯著上調(diào)，植原體積累顯著增加,。這些結(jié)果表明TaWRKY74是一個重要的小麥抵抗植原體侵染的正向調(diào)控因子,。
圖1. 過表達和沉默TaWRKY74后接種小麥藍矮植原體的檢測
共表達SWP12和TaWRKY74與單獨表達TaWRKY74相比，植原體能夠在共表達的植株上正常積累,，ROS積累和NDH活性也趨于正常水平,。通過引入蛋白酶體抑制劑MG-132和泛素鏈形成的負(fù)性抑制蛋白DesGlyGly-ubiquitin (Ub?GG)進行試驗分析，研究明確了SWP12可以提高TaWRKY74的泛素化修飾水平,，導(dǎo)致了TaWRKY74的泛素依賴性降解,。同時，由于降解導(dǎo)致抑制 TaCRR6 啟動子活性的TaWRKY74減少,，NDH活性也隨之上升,。進一步研究發(fā)現(xiàn)，瞬時沉默 TaCRR6 的小麥對植原體的抗性增強,。因此,，本研究鑒定了一個降低植物免疫反應(yīng)的效應(yīng)子SWP12，在促進植原體自身侵染的過程中,，靶向降解寄主轉(zhuǎn)錄因子TaWRKY74,，并且間接提高 TaCRR6 的轉(zhuǎn)錄增強NDH活性，該機理的明確將為開發(fā)新的小麥藍矮病防控策略提供重要價值,。
圖2. 小麥藍矮植原體效應(yīng)子SWP12抑制小麥防御反應(yīng)的示意圖
該研究得到國家自然科學(xué)基金和博士后創(chuàng)新人才支持計劃的資助,。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16029
編輯：劉小鳳
審核：郭 軍
