RLCK第七亚家族蛋白在植物天然免疫中的功能研究

The plant innate immune system detects the presence of microbial pathogens and triggers defense responses to terminate or restrict pathogen progression, less is known about the cellular mechanisms that contribute to the execution of immune responses. Recent studies revealed several RLCK-VII (receptor-like cytoplasmic kinases VII) subfamily proteins play key roles in plant immune signal transduction, but function remains unknown for the vast majority of these family proteins. The objective of the proposed study is to systematically characterize the role of these RLCK proteins in the plant immune signal transduction pathways. We will define their specific position in the signal transduction pathways, identify their interacting proteins in plants, and elucidate the molecular mechanisms by which these proteins regulate plant immunity. Our proposed research will provide new knowledge about the molecular mechanisms of plant immunity, which ultimately will allow us to develop new strategies for improving disease resistance in crops plants.

植物天然免疫系统在植物对病原细菌的抗性中发挥非常重要的作用，然而我们对它的了解还十分有限。目前研究发现，几个细胞质类受体激酶第七亚家族蛋白在植物天然免疫信号转导途径中起关键作用，但是这个家族中绝大部分蛋白的功能并不清楚。本项目以该家族蛋白为研究对象，分析有哪些蛋白直接参与了植物的天然免疫信号转导途径；明确它们在信号通路中的具体位置；鉴定它们在植物中的相互作用蛋白；阐明它们感知上游信号和调节下游底物的作用机制。通过鉴定植物天然免疫的新组分，进一步完善植物免疫系统，为提高农作物的抗病性提供新的策略。

植物通过免疫受体，感受病原菌的入侵，启动防卫反应成功地抵御病原菌的感染。植物细胞膜表面的模式识别受体（Pattern-recognition receptors; PRRs）识别病原物中一些保守的分子模式激活植物的免疫反应；植物胞内的NLRs（Nucleotide-binding leucine-rich receptors）直接或间接识别病原菌分泌的效应蛋白并激发免疫反应。越来越多的证据表明，拟南芥类受体胞质激酶（RLCK）第七亚家族成员参与了上述免疫反应，但大多数成员的功能未知。. 为了系统分析拟南芥类受体胞质激酶（RLCK）第七亚家族成员在植物免疫的功能，本项目根据RLCK VII的系统进化树构建了10个多重突变体，并详细分析了这些多重突变体在不同免疫识别受体介导的活性氧的爆发，MAPK激活以及下游基因表达等方面的表型。研究发现第五、六、七、八进化枝成员广泛参与了多种模式分子诱导的免疫反应。而第四进化枝成员特异的介导几丁质诱导的免疫信号。同时研究发现RLCK多个进化枝成员共同参与活性氧的爆发，而只有第四和第八进化枝成员特异的参与了MAPK激活，揭示了RLCK在模式识别受体介导的免疫反应中既有功能的冗余性也有特异性。该项研究工作正在整理投稿过程中。. 另外，我们的研究发现，野油菜黄单胞菌的效应蛋白AvrAC可以对RLCK蛋白PBL2 进行UMP修饰，被修饰的PBL2与NLR类型的胞内免疫受体ZAR1以及不具有酶活的蛋白激酶RKS1形成复合体，进而激活免疫信号。该项研究于2015年发表在Cell Host Microbe上（Wang et al., 2015）。. 在该项目支持下，我们鉴定到了RLCK第七亚家族中有多个分枝成员参与植物天然免疫，并为后续的研究提供了宝贵的遗传材料。