Nat plants|华中农大田振东团队发现叶绿体伸长因子通过同时促进产量和防御来打破生长-免疫的权衡

文摘 2024-09-20 07:29 广东

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研究背景

提高产量和抗病性是全球作物育种的主要目标。人们普遍认为，植物的快速生长与对病原体和害虫的敏感性增加有关，而当免疫反应被激活时，植物的生长受到抑制。许多蛋白质调节生长-防御权衡。例子包括转录因子，如增强免疫力但抑制植物生长的TBF1（TL1结合因子）和促进植物生长但降低防御反应的BZR1（BRASSINAZOLE-RESISTANT1）。据报道，很少有基因同时促进产量和抗病性。例如，水稻转录因子理想植物结构1（IPA1）在正常生长条件下提高产量，同时在病原体感染期间被磷酸化后激活免疫力。然而，IPA1的过表达大大增强了抗病性，但大大降低了生长和产量，因此诱导型IPA1过表达是提高水稻产量和抗病性的理想策略。鉴定这些基因并知道如何使用它们有利于提高作物保护和产量。

研究结果

在这里，我们报告马铃薯叶绿体延伸因子StTuA和StTuB，是致病疫霉RXLR效应物Pi22926靶向目标，正向调节免疫力和生长。表达Pi22926或对TuA/B沉默的植物显示出增加的晚疫病菌易感性和降低的光合作用，植物生长和块茎产量。相比之下，StTuA/B过表达通过增强叶绿体蛋白质翻译来降低易感性，提高叶绿体衍生的活性氧产生并增加光合作用和马铃薯块茎产量。Pi22926的另一个植物靶标StMAP3Kβ2。它与StTuB相互作用，使StTuB磷酸化以促进其向叶绿体的转运。然而，Pi22926减弱了StTuB与StMAP3Kβ2的结合和磷酸化。我们揭示了病原体效应子通过破坏关键叶绿体功能来抑制免疫力的新机制。这项工作表明，StTuA/B打破了生长-免疫的权衡，提高了抗病性和产量，揭示了叶绿体生物学在作物育种中的巨大潜力。

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