miR_PIR1-SOF1通过对FLS2基因的表达调控参与植物天然免疫信号转导的机制研究

The plant disease is one of the most important factors affecting crop yields and quality. Therefor，it has a very important significance to understand the molecular mechanisms of PRR in plant disease resistance. In the previous studies, we found a transriptional supressor of FLS2, SOF1 gene (Supressor Of FLS2 1), and SOF1 may be regulated by miRNA (miR_PIR1). The non-function mutant sof1 was hypersensitive to flg22, and showed enhanced MAPK activity. These results illustrated SOF1 may regulate PTI signaling by supressing the expressing of FLS2. Based on these former results, in this work,we will work through the following aspects: 1) To analyze the function of SOF1 in plant resistance to pathogen response; 2)To confirm the regulation of miR_PIR1 and SOF1 gene; 2) Reveal the molecular mechanism of miR_PIR1- SOF1 regulating plant innate immune response through FLS2 gene, so to provide new ideas and genetic resources for disease-resistant plants breeding.

病害是造成农作物产量降低、品质下降的重要因素之一。植物免疫信号通路中起关键作用的PRR的研究，对阐明抗病分子机理、培育抗病品种具有重要意义。前期研究中，我们鉴定到一个FLS2的转录抑制因子SOF1（Supressor Of FLS2 1），并发现该基因受miRNA（miR_PIR1）的调控。初步研究发现，35S::miR_PIR植株及sof1突变体在flg22处理后生长抑制加强，sof1突变体MAPK级联反应增强，表明miR_PIR1-SOF1可能通过FLS2基因参与对植物天然免疫的负调控作用。在本项目中，我们拟以拟南芥为实验材料，从三个方面开展研究工作：1）深入分析SOF1基因在免疫信号通路中的功能；2）进一步验证miR_PIR1对SOF1基因的调控作用；3）系统阐明miR_PIR1- SOF1通过FLS2基因参与免疫信号通路的负调控的分子机理，以期为作物的抗病育种提供新思路和基因资源。

植物抗病能力主要依赖植物的天然免疫（Plant Innate Immunity）系统。植物模式识别受体PRR（例如FLS2）在植物天然免疫系统中发挥着不可或缺的作用。至今为止，大量研究还集中在PRR受体互作蛋白的筛选、蛋白质的翻译后修饰的研究中，但对于其基因转录水平的调控研究非常少。. 我们通过原生质体转化技术、ChIP-PCR以及EMSA实验，筛选并证明SOF1以及同源基因SOF2能够抑制FLS2基因的表达；表达模式分析发现这两个基因在flg22处理后表达水平下调，并且对flg22的响应发生在转录后水平；进一步的功能分析发现SOF1/2基因缺失突变体sof1 sof2相对于野生型免疫反应增强，对菌的抗性也显著高于野生型。这两个基因受到miR_PIR1的调控，进而我们分析了miR_PIR1在植物免疫信号通路中的功能，我们发现miR_PIR1过表达后显著增强了转基因植物中flg22诱导的免疫反应以及对病菌的抗性，这与sof1 sof2的免疫表型相同。为了进一步验证miR_PIR1-SOF1/2对FLS2基因的转录调控，我们在miR_PIR1过表达转基因植株以及sof1 sof2双突变体中检测了FLS2基因的表达，发现FLS2基因的表达相对于野生型上调，并且原生质体转化实验证明SOF1基因与miR_PIR1作用位点同义突变后，对于FLS2基因启动子的抑制显著增强。这些结果说明miR_PIR1-SOF1/2通过对FLS2基因的转录抑制调控植物的天然免疫信号通路。