中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保所揭示CCCH串聯(lián)鋅指蛋白OsTZF1介導(dǎo)水稻抗稻瘟病的新機(jī)制

近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所作物病原生物功能基因組研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在Plant Communications上發(fā)表了題為The CCCH-tandem zinc-finger protein OsTZF1 positively regulates basal immunity but suppresses Piz-t-mediated blast resistance in rice的研究論文。該研究系統(tǒng)闡明了水稻CCCH串聯(lián)鋅指蛋白OsTZF1通過差異調(diào)控基礎(chǔ)免疫與Piz-t介導(dǎo)的特異性抗性，在維持水稻抗病與生長(zhǎng)平衡中發(fā)揮關(guān)鍵作用的新機(jī)制，為利用NLR免疫受體進(jìn)行作物抗病育種提供了新思路。

在植物與病原菌長(zhǎng)期協(xié)同進(jìn)化中，植物形成了包括病原相關(guān)分子模式觸發(fā)的免疫（PTI）和效應(yīng)子觸發(fā)的免疫（ETI）等防御系統(tǒng)。NLR免疫受體是ETI的核心組分，然而其表達(dá)調(diào)控機(jī)制尚不清楚。前期研究發(fā)現(xiàn)，E3泛素連接酶APIP10負(fù)調(diào)控NLR蛋白Piz-t的積累，但兩者不存在直接相互作用，暗示期間可能存在中間互作蛋白，以構(gòu)成從識(shí)別到調(diào)控的信號(hào)傳導(dǎo)橋梁。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子OsVOZ1/2雖然可以與Piz-t和APIP10相互作用，但并不直接調(diào)控Piz-t的轉(zhuǎn)錄。這些發(fā)現(xiàn)逐步揭示了Piz-t在蛋白水平上的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，但其轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制仍不清楚。

該研究以APIP10為誘餌，通過酵母雙雜交篩選，鑒定到CCCH串聯(lián)鋅指蛋白OsTZF1。研究證實(shí)，OsTZF1能夠分別與APIP10及Piz-t相互作用。在不攜帶Piz-t的水稻品種中，OsTZF1通過結(jié)合防御相關(guān)基因OsSGT1和OsKS4啟動(dòng)子中的AAAGC基序，激活其轉(zhuǎn)錄，從而正向調(diào)控水稻對(duì)稻瘟病的基礎(chǔ)抗性。然而，在攜帶Piz-t的水稻背景下，OsTZF1可直接結(jié)合Piz-t啟動(dòng)子區(qū)域，抑制其轉(zhuǎn)錄。敲除OsTZF1能顯著提高Piz-t的轉(zhuǎn)錄與蛋白水平，進(jìn)而增強(qiáng)水稻對(duì)多個(gè)親和稻瘟小種的抗性，且未引起植株生長(zhǎng)損失，實(shí)現(xiàn)了抗病性與植株發(fā)育的協(xié)同提升。該研究揭示了OsTZF1作為轉(zhuǎn)錄因子在PTI和ETI通路中發(fā)揮“雙重調(diào)控”作用：一方面增強(qiáng)基礎(chǔ)免疫，另一方面則抑制NLR蛋白Piz-t介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，從而避免過度防御導(dǎo)致的生長(zhǎng)損失。該成果為通過精細(xì)調(diào)控免疫受體表達(dá)，實(shí)現(xiàn)廣譜抗病且不犧牲作物產(chǎn)量的分子育種提供了新靶標(biāo)與策略。

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所尤小滿副研究員為該論文的第一作者，寧約瑟研究員為論文通訊作者。該研究得到了中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年創(chuàng)新專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程和國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

https://www.cell.com/plant-communications/fulltext/S2590-3462(25)00444-4