近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院植物免疫研究團(tuán)隊(duì)在New Phytologist在線發(fā)表了題為“Novel stripe rust effector boosts the transcription of a host susceptibility factor through affecting histone modification to promote infection in wheat”的研究論文。該研究首次直接發(fā)現(xiàn)真菌中具有反式轉(zhuǎn)錄激活活性的效應(yīng)子PstGTA1，該效應(yīng)子通過(guò)靶向寄主基因啟動(dòng)子并提高其組蛋白乙酰化水平從而激活小麥特異性易感基因的轉(zhuǎn)錄植保學(xué)院博士研究生段婉露為論文第一作者，趙晶副研究員和康振生院士為該論文的共同通訊作者。

 

　　調(diào)控寄主基因表達(dá)是病菌致病的重要手段之一。然而，植物病原真菌直接調(diào)控寄主基因表達(dá)的分子機(jī)理仍知之甚少。該研究發(fā)現(xiàn)，PstGTA1與染色質(zhì)重塑復(fù)合體SNF2亞基部分同源，在條銹菌侵染過(guò)程中被分泌并轉(zhuǎn)運(yùn)到小麥細(xì)胞核中，且其C端具有轉(zhuǎn)錄激活活性。沉默PstGTA1后條銹菌的生長(zhǎng)發(fā)育受到了明顯的抑制，而過(guò)表達(dá)PstGTA1則能夠顯著增強(qiáng)小麥對(duì)條銹菌的感病性，表明PstGTA1在侵染過(guò)程中發(fā)揮著重要功能。

 

　　通過(guò)對(duì)過(guò)表達(dá)PstGTA1的轉(zhuǎn)基因小麥進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析，發(fā)現(xiàn)在差異表達(dá)的78個(gè)小麥基因中，33個(gè)上調(diào)表達(dá)基因均位于小麥3B染色體上，且其中26個(gè)聚集在同一區(qū)段。其中，TaSIG被誘導(dǎo)表達(dá)并且顯著高于其它基因，表明PstGTA1調(diào)控轉(zhuǎn)錄的機(jī)制似乎與染色質(zhì)重塑相關(guān)。染色質(zhì)重塑通常伴隨著組蛋白修飾，例如H3乙酰化修飾。因此對(duì)過(guò)表達(dá)小麥進(jìn)行乙酰化水平檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)與野生型小麥Fielder相比，過(guò)表達(dá)植株中H3K4的乙酰化水平明顯升高。Chip-qPCR結(jié)果表明TaSIG啟動(dòng)子區(qū)域H3K4乙酰化水平也顯著富集。這些結(jié)果表明了PstGTA1通過(guò)影響TaSIG所在染色質(zhì)片段的組蛋白乙酰化來(lái)調(diào)節(jié)其表達(dá)。此外，利用DLR、Chip-qPCR和EMSA進(jìn)一步證明了PstGTA1能夠直接結(jié)合TaSIG的啟動(dòng)子激活其表達(dá)。進(jìn)一步分析表明，瞬時(shí)沉默TaSIG顯著降低了小麥對(duì)Pst的感病性。

 

　　該研究鑒定到了一個(gè)條銹菌轉(zhuǎn)錄激活因子PstGTA1能夠直接結(jié)合寄主感病因子TaSIG的啟動(dòng)子，并通過(guò)增加H3K4乙酰化，從而激活其轉(zhuǎn)錄，最終促進(jìn)小麥感病。

 

　　該工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFD1401001）、陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃（2023-JC-YB-149）和科技部“111計(jì)劃”（BP0719026）的資助。

 

　　論文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.19312