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水稻是重要的主食來源。真菌Magnaporthe oryzae引起的稻瘟病是水稻的嚴重病害。有研究發(fā)現(xiàn)，抗病受體NLR類蛋白在植物免疫調(diào)控中發(fā)揮重要作用，并在分子抗病育種中得到廣泛使用。而NLRs介導的免疫激活和抗病信號轉(zhuǎn)導機制尚不清楚。近日，中國科學院院士、分子植物科學卓越創(chuàng)新中心研究員何祖華研究組聯(lián)合云南大學研究員劉軍鐘研究組，在《科學通報》（Science Bulletin）上，在線發(fā)表了題為A PRA-Rab trafficking machinery modulates NLR immune receptor plasma membrane microdomain anchoring and blast resistance in rice的研究論文。該研究揭示了PIBP4-Rab5a轉(zhuǎn)運機器參與調(diào)控NLR蛋白PigmR在細胞膜微區(qū)的積累，且PigmR蛋白能夠激活微區(qū)上的OsRac1蛋白，促進活性氧產(chǎn)生，以增強水稻對稻瘟病的抗性新機制。前期，何祖華研究組在起源于我國農(nóng)家品種的育種材料中鑒定出廣譜持久抗稻瘟病新位點Pigm，解析了Pigm調(diào)控抗病性與產(chǎn)量平衡機制的基礎(chǔ)，揭示了該位點中廣譜抗病NLR受體蛋白PigmR與RRM轉(zhuǎn)錄因子相互作用以激活下游免疫反應(yīng)的機制，剖析了PigmR通過保護免疫代謝通路免受病原菌攻擊，協(xié)同整合植物PTI和ETI，進而賦予水稻廣譜抗病性新機制。為解析PigmR的下游信號轉(zhuǎn)導機制，該研究通過酵母雙雜交技術(shù)篩選發(fā)現(xiàn)異戊烯基化Rab GTPase受體家族成員PIBP4能夠與PigmR蛋白相互作用。研究顯示，敲除PIBP4會減弱PigmR介導的稻瘟病抗性。進一步，該研究鑒定出與PIBP4相互作用的小G蛋白OsRab5a。OsRab5a可以和PigmR相互作用，而敲除OsRab5a會減弱PigmR介導的稻瘟病抗性。PIBP4和OsRab5a是囊泡轉(zhuǎn)運途徑相關(guān)蛋白。研究發(fā)現(xiàn)，在稻瘟病菌侵染的水稻中，PIBP4和OsRab5a中任何一個蛋白缺失均會降低PigmR蛋白在細胞膜微區(qū)的累積。微區(qū)定位的PigmR能夠與小GTP酶OsRac1相互作用并激活OsRac1，從而觸發(fā)活性氧信號傳導，介導植物的免疫反應(yīng)以抵御稻瘟病侵染。上述研究發(fā)現(xiàn)了新的NLR免疫信號通路，為植物抗病信號網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及水稻抗病分子育種提供了新的視角和靶點。研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、農(nóng)業(yè)生物育種國家重大科技專項、博士后創(chuàng)新人才支持計劃、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項及云南省相關(guān)項目等的支持。論文鏈接PIBP4-OsRab5a轉(zhuǎn)運機器調(diào)控PigmR介導的植物免疫模型