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https://doi.org/10.1186/s42483-024-00265-6M4K
(Mitogen-activated protein kinase kinase kinase kinase) 家族是一类在动植物界高度保守的蛋白激酶，它们在动物免疫调控中扮演着核心角色。特别地，在模式植物拟南芥 (Arabidopsis
thaliana) 中，M4K家族的一员SIK1 (又称AtM4K3)， 被证实是调控植物防御的关键核心免疫调控蛋白。SIK1能够磷酸化并稳定BIK1蛋白，导致RBOHD (Respiratory
burst oxidase homolog protein D)的激活，这一连锁反应促进了活性氧 (Reactive oxygen species, ROS) 的大量产生，显著增强了病原保守分子模式触发的免疫(Pattern-triggered
immunity, PTI)。尽管BIK1和RBOHD在PTI及效应子触发的免疫(Effector-triggered
immunity, ETI) 中活性氧产生的关键作用已被确认，SIK1及其同源蛋白在ETI中的功能和作用机制仍是一个未解之谜。此外，缺失SIK1功能的拟南芥突变体表现出自免疫(autoimmunity)表型，表明SIK1在维持植物生长-免疫平衡中发挥功能。鉴于SIK1同源蛋白，如本氏烟 (Nicotiana
benthamiana) 中的NbM4K3，在陆生植物中广泛存在且结构保守，其在植物免疫中的保守功能是否保守尚不明确。Phytopathology Research近日在线发表了陕西师范大学生命科学学院植物与微生物互作团队题为“The MAP4 kinase NbM4K3 regulates immune responses
in Nicotiana benthamiana”的文章。该研究通过沉默本氏烟中的NbM4K3基因发现，NbM4K3沉默后，细菌鞭毛蛋白的保守肽段flg22诱导的ROS迸发明显减弱，PTI标志基因的转录水平也显著性降低。但不同于SIK1，NbM4K3沉默并不会引起自免疫反应。此外，NbM4K3的沉默还影响了本氏烟中BIK1同源蛋白RLCKs (Receptor-like cytoplasmic kinases) 的积累，而过表达RLCKs又能促进沉默植株上flg22诱导的ROS迸发。鉴于BIK1参与ETI中ROS的产生，研究者在NbM4K3沉默植株上接种无毒菌株丁香假单胞菌 (Pseudomonas
syringae) DC3000或青枯菌 (Ralstonia solanacearum) GMI1000，观察NbM4K3沉默对ETI的影响时发现，无毒菌株引起的超敏反应 (Hypersensitive
response, HR) 明显减弱、活性氧积累减少和ETI标志基因的转录水平显著性降低。表明NbM4K3是ETI的正调控因子。瞬时表达青枯菌的两个无毒效应子RipP1或RipE1引起的HR也同样减弱。进一步证实了NbM4K3在ETI中的功能。该研究揭示了，NbM4K3可能通过稳定RLCKs蛋白，正向调控本氏烟的PTI和ETI，加深了对M4K家族在植物免疫中作用的理解，为通过M4K家族成员来提高植物抗病能力奠定了基础。![]()
Fig.1 Involvement of NbM4K3 in flg22-induced ROS burst in Nicotiana
benthamiana.
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Fig.2 Reduced
plant basal defense in NbM4K3-silenced N. benthamiana.
Fig.3 NbM4K3 positively regulates ETI induced by R.
solanacearum GMI1000.陕西师范大学生命科学学院博士后张双喜为该文章的第一作者，张美祥教授和安玉艳副教授为该文章的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目(32072399, 32302296, 32372483)、陕西省技术创新引导计划(基金)资助项目 (2023QYPY2-01)、中央高校基本科研业务费 (GK202201017,
GK202207024) 和陕西省自然科学基础研究项目(2024JC-YBMS-143)的资助。
陕西师范大学生命科学学院植物与微生物互作团队由张美祥教授领衔，主要开展植物免疫调控和病原菌致病机理的研究以及植物病原菌防控技术的开发和推广工作。近年来，团队在植物与微生物互作领域取得了一系列研究进展，主持国家自然科学基金7项。在Cell Host & Microbe、Molecular Plant、Plant Physiology、Plant Journal等期刊发表相关论文50余篇。
Cite this article:
Zhang, S., Li, H., Zhang, M. et al. The MAP4 kinase NbM4K3 regulates immune responses in Nicotiana benthamiana. Phytopathol Res, 2024, 6, 44. https://doi.org/10.1186/s42483-024-00265-6
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