2022年11月15日，植物保護(hù)學(xué)院分子植物病毒學(xué)研究團(tuán)隊(duì)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(lán)矮植原體效應(yīng)子SWP12的功能及其作用機(jī)理。該研究闡述了一個(gè)與小麥轉(zhuǎn)錄因子TaWRKY74互作的小麥藍(lán)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(jìn)植原體侵染的作用機(jī)制。植物保護(hù)學(xué)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(lán)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(lán)矮病（Wheat blue dwarf）危害我國(guó)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 ）持久專化性傳播流行。植物在感知植原體侵染時(shí)，氧化防御系統(tǒng)被高度激活，ROS作為重要的信號(hào)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(dòng)子損害植物NDH活性，是小麥抗病性的一個(gè)正向調(diào)控因子。小麥藍(lán)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(jìn)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(dá)效應(yīng)子SWP12顯著抑制了植物中的ROS積累，促進(jìn)了植原體的積累。通過酵母雙雜交文庫(kù)篩選，利用蛋白互作技術(shù)，鑒定到一個(gè)與SWP12特異性互作的小麥轉(zhuǎn)錄因子TaWRKY74。瞬時(shí)表達(dá)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(jìn)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(gè)重要的小麥抵抗植原體侵染的正向調(diào)控因子。

 

　　共表達(dá)SWP12和TaWRKY74與單獨(dú)表達(dá)TaWRKY74相比，植原體能夠在共表達(dá)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(jìn)行試驗(yàn)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(shí)，由于降解導(dǎo)致抑制 TaCRR6 啟動(dòng)子活性的TaWRKY74減少，NDH活性也隨之上升。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，瞬時(shí)沉默 TaCRR6 的小麥對(duì)植原體的抗性增強(qiáng)。因此，本研究鑒定了一個(gè)降低植物免疫反應(yīng)的效應(yīng)子SWP12，在促進(jìn)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(qiáng)NDH活性，該機(jī)理的明確將為開發(fā)新的小麥藍(lán)矮病防控策略提供重要價(jià)值。

 

　　該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃的資助。

 

　　原文鏈接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16029