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Science子刊《科学进展》（Science Advances）上发表了题为“Ubiquitination of OsCSN5 by OsPUB45 activates immunity by modulating the OsCUL3a-OsNPR1 module”的研究论文。该研究揭示了E3泛素连接酶OsPUB45通过泛素化作用降解OsCSN5，从而调控水稻的广谱抗病机制的新发现。
COP9信号复合体（COP9 signalosome, CSN）是存在于所有真核生物中的一种高度保守的蛋白质复合物。作为该复合体中的一个关键催化亚基，CSN5在动植物的发育和免疫反应中扮演着重要角色。然而，关于CSN5在植物免疫中的具体作用及其蛋白稳定性的调控机制仍有许多未知之处。
这项研究表明，在水稻中下调OsCSN5的表达可以增强其对稻瘟病和白叶枯病的抵抗力，而不会影响水稻的正常生长。研究人员利用他们构建的水稻E3泛素连接酶文库（UbE3）筛选出了能够与OsCSN5相互作用的E3泛素连接酶OsPUB45。OsPUB45能够对OsCSN5进行泛素化标记，并通过26S蛋白酶体系统加速其降解。进一步的研究表明，OsCSN5通过维持OsCUL3a的稳定性，间接促进了抗病正向调控因子OsNPR1的降解，从而起到抑制抗病性的作用。相反，当在水稻中过量表达OsPUB45时，会减少OsCUL3a的积累，增加OsNPR1的稳定性；而敲除OsPUB45则会导致OsNPR1的积累受到抑制。
本研究首次在植物中鉴定了能够调控CSN5蛋白稳定性的E3泛素连接酶，并详细解析了CSN5蛋白稳定性和广谱抗病机制之间的关系。这一发现不仅证明了COP9信号复合体的亚基OsCSN5是水稻广谱抗病的重要感病因子，也为培育具有广泛抗病能力的新品种提供了重要的理论依据和候选基因资源。
中国农业科学院植物保护研究所和深圳农业基因组研究所联合培养博士后张重阳，中国农科院植保所和比利时列日大学联合培养博士研究生房良为论文的共同第一作者，中国农业科学院植物保护研究所宁约瑟研究员和王如意副研究员为论文的通讯作者。江苏里下河地区农业科学研究所李爱宏研究员、肖宁研究员，宁波大学羊健研究员，深圳农业基因组研究所阮珏研究员等也参与了研究工作。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国农科院农业科技创新工程等项目的资助。
