拟南芥WRKY8相关蛋白VQ12和VQ29相互作用调控抗病反应的分子机制

In previous studies, we showed that Arabidopsis WRKY8 transcription factor plays a critical role in regulating plant defense responses; however, the molecular mechanisms underlying its involvement in defense responses remain to be investigated. Recently, we found that WRKY8 transcription factor physically interacts with VQ12 and VQ29, two VQ-motif containing proteins. Interestingly, based on yeast two-hybrid assays, the WRKY8-associated proteins VQ12 and VQ29 were found to form homocomplexes and heterocomplexes. Expression analyses showed that both VQ12 and VQ29 genes are strongly induced by pathogen Pseudomonas syringae or Botrytis cinerea infection. To determine their biological functions, we isolated loss-of-function T-DNA insertion mutants and generated RNAi transgenic plants. Phenotype analyses showed that disruption VQ12 or VQ29 renders plants more tolerant to B. cinerea, indicating that they may negatively modulate plant defense responses. In this project, we will undertake a molecular and genetic approach to further clarify the roles of VQ12 and VQ29 in mediating plant defense responses. Moreover, we will investigate the regulatory relationship between VQ12 or VQ29 and their interacting partner WRKY8, and finally explore the molecular mechanisms underlying the involvement of VQ12 and VQ29 complexes in regulating WRKY8-mediated signaling pathways and plant defense responses.

我们前期研究表明，拟南芥WRKY8转录因子在植物抗病反应中发挥着非常重要的调控作用，然而WRKY8调控植物抗病反应的分子机制仍不清楚。我们最新研究发现WRKY8能与VQ12和VQ29蛋白相互作用。有趣的是，WRKY8相关的VQ12和VQ29蛋白还能自身或彼此之间相互作用形成同源或异源蛋白复合物。初步功能分析表明，VQ12和VQ29受病原菌的强烈诱导表达，且负调控植物对真菌Botrytis cinerea的抗性，暗示它们可能参与调控WRKY8介导的抗病信号途径。在原有研究基础上，本项目将采用遗传学、分子生物学及基因功能分析的方法和手段，系统地研究WRKY8相互作用蛋白VQ12和VQ29调控植物抗病反应的生物学功能，并重点阐明它们相互作用形成蛋白复合物的调控功能（即对WRKY8功能的影响），从而揭示VQ12和VQ29蛋白复合物调控WRKY8介导的抗病信号途径及植物抗病反应的功能和分子机制。

拟南芥VQ蛋白家族是一类植物特有的蛋白，其名称源于它们都含有一个保守的VQ基序。研究表明某些VQ蛋白参与调控植物的某些生长发育过程及逆境适应性，然而它们调控相关生理过程的分子机制还很不清晰。因此，研究VQ蛋白成员的生物学功能及其分子调控机理具有重要的理论意义。. 在本项目中，我们主要研究五个方面的内容：（1）详细分析VQ12 和VQ29基因的表达谱模式；（2）构建VQ12 或VQ29融合GFP 蛋白，分析VQ12 和VQ29蛋白亚细胞定位；（3）分析VQ12和VQ29调控植物应对真菌性病原菌Botrytis cineara的生物学功能；（4）分析VQ12和VQ29自身或彼此之间能否相互作用形成二聚体；（5）发现VQ12和VQ29调控植物抗病反应的潜在分子机理。. 通过本项目的研究，我们取得了一系列研究成果。通过分析VQ12 和VQ29基因的表达谱模式，我们发现VQ12和VQ29基因均受茉莉酸激素和B. cineara的诱导表达；通过构建VQ12 或VQ29融合GFP 蛋白，发现了VQ12 和VQ29蛋白特异性地定位于细胞核中；通过分析VQ12和VQ29调控植物应对B. cineara的生物学功能，发现它们负调控植物对B. cineara抗性，当VQ12和VQ29的表达量被抑制时，植物的抗病性增强。确定了VQ12和VQ29自身或彼此之间能够相互作用形成同源或异源二聚体，并鉴定相关的氨基酸结构域及其生物学功能；发现VQ12和VQ29调控植物抗病反应可能通过茉莉酸信号通路。此外，我们还揭示了植物激素赤霉素与光周期途径相互作用协同调控植物开花诱导，并发现植物激素茉莉酸途径相关转录因子MYC2等调控植物开花诱导。. 近十年来的研究表明VQ家族成员参与调控植物的生物和非生物逆境响应，但是人们对于它们调控植物抗逆反应的分子机理还知之甚少。该项目发现VQ12和VQ29受茉莉酸激素和B. cineara的诱导表达，并负调控植物对B. cineara抗性。分子机理研究表明VQ蛋白之间能相互作用形成同源或异源二聚体。本研究结果不仅有助于人们深入理解植物抗B. cineara的信号转导过程，而且也有利于人们未来利用基因工程技术改善农作物的抗病性。