继合作发表Plant cell后,中山大学和广东农科院团队在植物学顶级期刊(IF=17.1)取得突破,揭示水稻抗病新机制

学术   2024-12-13 09:39   英国  

作物病虫害对全球粮食安全构成了重大威胁,而发现抗病基因资源并解析其功能机制是分子育种研究的核心任务之一。长链非编码RNA(lncRNA),作为一种长度超过200个核苷酸的非编码RNA分子,在调控作物复杂农艺性状和环境适应性方面的作用机制,已经成为生命科学领域的前沿研究方向。

中山大学陈月琴教授领导的研究团队在先前鉴定出一个受白叶枯病菌侵染诱导表达、能够增强水稻抗性的lncRNA ALEX1(A Leaf Expressed and Xoo-induced lncRNA 1)的基础上,深入探讨了ALEX1与水稻生长素响应因子ARF3之间的直接相互作用及其共同调控水稻抗性的分子机制。研究显示,ARF3能够通过其中间无序区域(middle region, MR)形成类似固态的、不具备功能的蛋白质凝聚体。ALEX1则通过调节这些ARF3蛋白凝聚体的动态变化——具体来说,是抑制无功能的ARF3的类固态相,并促进ARF3转换为有功能的二聚体形式——从而增强了ARF3对下游靶基因(例如JAZ13)转录的抑制能力。这一过程激活了茉莉酸信号传导路径,进而加强了水稻的免疫反应。该研究成果为抗病基因的挖掘以及作物遗传改良提供了新的视角和分子靶点。

该成果以 “The long noncoding RNA ALEX1 confers a functional phase state of ARF3 to enhance rice resistance to bacterial pathogens”为题发表在Molecular Plant学术期刊上。中山大学博士后雷梦琦、何瑞瑞和副研究员周燕飞为该论文的共同第一作者,陈月琴教授和广东省农业科学院于洋副研究员为共同通讯作者。感谢中山大学黄巧娟老师在设备共享中给予的帮助。该工作得到了广东省重点领域研发计划项目、国家自然科学基金和广东省自然科学基金等项目资助。

点击阅读该团队相关研究成果:
广东省农科院联合中山大学共同在 Plant Cell 发文揭示水稻产量调控的新机制

 ALEX1-介导ARF3蛋白相变调控水稻抗病性的分子机制

在没有病原菌侵染的情况下,ALEX1的表达水平相对较低,此时ARF3蛋白会形成稳定的凝聚体,处于非活跃的功能状态。当遭遇病原菌侵染时,ALEX1的表达被显著诱导上升。ALEX1通过直接与ARF3的中间无序区域(MR)结合,促进ARF3向二聚体状态转变,抑制了凝聚体的形成,从而保持ARF3的活性。这一过程激活了茉莉酸信号通路,最终增强了水稻对病原菌的免疫反应。

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