稻瘟菌蛋白效应子MoHrip1诱导水稻抗性的蛋白受体及功能研究

MoHrip1，a protein elicitor isolated by our research team from Magnaporthe oryzae,could induce systemic acquired resistance to rice blast in rice.The research results have been applied for a national invention patent(CN201210035653.4). Plant recognition receptor of elicitor is the key point to reveal the immune mechanism of resistance in plants,but the rice receptor of MoHrip1 have not been reported so far.Now,we had screened 18 candidate interacting proteins by yeast two-hybrid system.We will verify these protein receptors with bimolecular fluorescence complementation (BiFC), GST pull-down and isothermal titration calorimetry (ITC) in vitro and in vivo.To study the function at a genetic level of the protein receptors, rice T-DNA insertion mutants, microRNA silencing protein interaction gene and rice whole-genome expression microarrays will be used with the gene mapping differences of gene silencing and over-expression.This research will provide a theoretical basis for understanding the molecular mechanism of rice disease resistance induced by MoHrip1.

蛋白效应子诱导植物免疫、提高抗病性是病害生物防治的新策略，植物受体对蛋白效应子的识别是揭示植物免疫抗性机制的重要起始点。MoHrip1是本项目申请团队从稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)中分离的一种分泌型蛋白效应子，具有诱导水稻抗稻瘟病的功能，相关研究已申请国家发明专利（CN201210035653.4）。前期以MoHirp1为诱饵蛋白，用酵母双杂交技术筛选出18个候选互作蛋白，本项目拟在此基础上，用双分子荧光互补技术（BiFC）、GST pull-down和等温滴定微量热法（ITC）等技术验证MoHrip1诱导水稻抗性的蛋白受体；通过T-DNA插入突变、microRNA沉默以及水稻全基因组表达谱分析，在分子遗传水平上研究蛋白受体在MoHrip1诱导水稻抗病中的功能；为阐明MoHrip1诱导水稻抗病的分子机制提供理论基础。

植物在长期进化过程中已经形成了复杂的免疫系统以抵御病原菌的侵染。植物识别病原菌产生的分泌型蛋白激发子是植物启动免疫信号转导过程中非常关键的步骤。MoHrip1从稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)中分离的一种分泌型蛋白激发子，具有诱导水稻抗稻瘟病的功能，但其作用机制尚不清楚，鉴定蛋白激发子在植物细胞中的识别蛋白对揭示其诱导植物免疫应答的作用机制具有非常重要意义。在本基金项目的资助下，完成人首次利用X-射线衍射分析对蛋白激发子MoHrip1的晶体结构进行解析，发现MoHrip1单体是由10条反向平行的β折叠股组成的一个β筒状结构。研究还发现稻瘟病菌分泌MoHrip1蛋白有助于对水稻的侵染，并且证实了MoHrip1作为一种微生物相关的分子模式（MAMP）能够被植物的免疫系统识别。通过酵母双杂交（Yeast-two hybrid）、双分子荧光互补（BiFC）和GST pull-down等实验鉴定出了水稻中MoHrip1的互作蛋白，命名为OsCSN5B。通过CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了水稻中互作蛋白OsCSN5B突变体。利用RNA-seq技术分析蛋白激发子MoHrip1处理条件下水稻野生型和oscsn5b突变体植株基因表达谱的变化情况，结果表明OsCSN5B通过调控致病相关蛋白、WRKY、NAC和AP2/ERF转录因子和水杨酸/茉莉酸信号通路相关蛋白参与蛋白激发子MoHrip1介导的水稻抗稻瘟病过程。此外，研究还发现水稻中OSCSN5B基因缺失导致MoHrip1介导的水杨酸信号途径受损。该研究结果为进一步揭示MoHrip1诱导水稻抗稻瘟病的机制以及稻瘟病菌与寄主互作机制奠定了基础。