科学家发现水稻免疫和广谱抗病负调控新机制

　　2017年11月13日，《PLOS PATHOGENS》杂志在线发表了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所何祖华研究组题为“GDSL lipases modulate immunity through lipid homeostasis in rice”的研究论文。该研究揭示了GDSL酯酶OsGLIP1和OsGLIP2通过脂类代谢，从而调控水稻免疫反应和抑制抗病性的新机制。

 

　　越来越多的证据表明，脂类及其代谢物在植物和病原菌的互作中发挥着重要的作用，而酯酶催化了脂类的代谢，但酯酶及其代谢产物如何调控植物的免疫反应机制少见报道。何祖华课题组通过对水稻广谱抗病材料的表达组分析发现两个GDSL酯酶基因OsGLIP1和OsGLIP2的表达受病原菌侵染和防卫激素水杨酸（SA）的抑制。OsGLIP1和OsGLIP2蛋白可以催化4-硝基苯乙酯和4-硝基苯丁酯的水解，证明它们具有酯酶活性。OsGLIP1主要在叶片和叶鞘表达，而OsGLIP2主要在节和节间中有表达，表明它们具有组织表达互补的生物学功能。同时下调OsGLIP1 和OsGLIP2基因的表达可以提高水稻对真菌和细菌病原菌的广谱抗病性，而OsGLIP1和OsGLIP2 的过表达植株则增强对病原菌的敏感性。系统的蛋白定位研究发现OsGLIP蛋白的脂肪体和内质网的定位对于它们的免疫抑制功能是必须的。系统的酯类代谢谱分析表明，OsGLIP1 和 OsGLIP2系统调节不同酯类成分的动态平衡，尤其发现单半乳糖基二酰基甘油（monogalactosyldiacylglycerol, MGDG）和二半乳糖二酰基丙三醇（digalactosyldiacylglycerol, DGDG）在OsGLIP过表达的植物中累积，但在OsGLIP-RNAi的植株中下调。研究者进一步通过幼苗培养证明MGDG和DGDG可以抑制免疫反应，降低植物的抗病性。因此OsGLIP1和OsGLIP2是水稻抗病性的负调控因子。该工作不仅为植物免疫调控研究提供新的方向，也为作物高抗高产分子设计育种提供了理论基础。

 

　　该工作由共同第一作者高明君、尹昕和杨卫兵等完成。受国家自然科学基金委、国家转基因新品种培育重大专项和上海市科委项目资助。