揭示拟南芥广谱抗病基因与乙烯信号通路的反馈调节机制（2020.8.10 植物微生物最前线）

2020年8月7日，New Phytologist在线发表了四川农业大学水稻研究所王文明教授课题组和美国马里兰大学萧顺元教授课题组题为“RPW8.1 enhances the ethylene signaling pathway to feedback attenuate its mediated cell death and disease resistance in Arabidopsis”的研究论文。该研究揭示了拟南芥广谱抗病基因RPW8.1促进乙烯信号，而乙烯信号通路反馈抑制RPW8.1介导的细胞死亡及抗性的机制。

植物在其生长过程中不断遭受各种病原菌的侵袭，因此，平衡生长发育与抗病的关系，适时适量的启动免疫反应对植物生存至关重要。用图位克隆法从高抗白粉病的拟南芥MS-0生态型中克隆的广谱抗病基因RPW8位点包含两个紧密连锁的基因：RPW8.1和RPW8.2。它们单独或联合对拟南芥白粉菌、烟草白粉菌、拟南芥霜霉菌和烟草花叶病毒等多种植物寄生性病原体都表现出较高的抗性（Xiao et al.，2001;Xiao et al.，2003;Wang et al.，2007）。之前的研究发现PW8.2蛋白被病原菌诱导产生后，运输到寄主-病原菌界面，激发如过氧化氢和胼胝质等抗病物质在寄主-病原菌界面的高浓度积累，达到广谱抗病的效果（Wang et al.，2009;Huang et al.，2019）。尽管RPW8.1定位于叶肉细胞中的叶绿体周围，与RPW8.2的定位完全不同，然而RPW8.1同样对白粉病具有广谱抗性。以RPW8.1的自身启动子表达该基因，能够引起拟南芥叶片出现受限制的细胞死亡（Ma et al.，2014），意味着RPW8.1的功能被严格调控，但是该调控机制仍不清楚。鉴于此，作者通过酵母双杂交系统筛选到RPW8.1的互作蛋白ACO4，RPW8.1能够结合并稳定该蛋白，这部分解释了表达RPW8.1的拟南芥中乙烯含量的增加及乙烯信号的增强。拟南芥ACO4，EIN2，EIN3/EIL1，ERF6，ERF016或ORA59的功能缺失会增加RPW8.1介导的细胞死亡和防御反应。相反，在拟南芥中过表达EIN3可消除或显著降低RPW8.1介导的细胞死亡和抗病性。此外，ERF6，ERF016和ORA59可能是RPW8.1启动子活性的抑制子。已有证据表明，OAR59能够与RPW8.1启动子直接结合。该研究结果揭示了RPW8.1和乙烯信号通路的反馈调节机制，其中RPW8.1增强乙烯信号，而后者通过抑制RPW8.1的表达以负向调节RPW8.1介导的细胞死亡和防御反应。因此，RPW8.1与ethylene signaling调控模块在维持拟南芥生长和抗病之间的平衡发挥着重要的作用。

四川农业大学水稻研究所王文明课题组赵志学博士及在读博士生馮琴为并列第一作者，王文明教授为通讯作者，美国马里兰大学萧顺元教授参与了该工作。该研究受到国家自然科学基金和美国自然科学基金的资助。