中国农业科学院植保所揭示水稻E3泛素连接酶-转录因子模块调控水稻广谱抗病性的新机制

        中国农业科学院植物保护研究所作物病原生物功能基因组研究创新团队在Cell子刊《发育细胞》（Developmental Cell）上发表了题为“The rice E3 ubiquitin ligase-transcription factor module targets two trypsin inhibitors to enhance broad-spectrum disease resistance”的研究论文。该研究报道了E3泛素连接酶OsRING113-转录因子APIP5模块通过靶标胰蛋白酶抑制剂调控水稻广谱抗病性的新机制。本研究发现，APIP5蛋白被26S蛋白酶体系统降解。进一步利用团队创制的E3泛素连接酶文库（UbE3）筛选到靶标APIP5的E3泛素连接酶OsRING113。泛素化修饰分析发现OsRING113通过K48多聚泛素化修饰APIP5，促进APIP5蛋白降解。在水稻中过量表达OsRING113增强了对稻瘟病和白叶枯病的广谱抗病性，且不影响水稻正常生长。RNA-seq分析发现，OsRING113过表达和apip5株系具有类似的转录调控。进一步发现转录因子APIP5转录抑制Bowman-Birk胰蛋白酶抑制剂基因OsBBTI5和APIP4表达。遗传分析表明，OsBBTI5和APIP4正调控对稻瘟病和白叶枯病抗病性。而OsBBTI5和APIP4主要通过促进病程相关蛋白OsPR1aL积累提高水稻抗病性。本研究揭示了E3泛素连接酶-转录因子-胰蛋白酶抑制剂-病程相关蛋白介导的植物广谱抗病层级调控机制，为培育广谱抗病作物新品种提供了重要理论基础和候选基因。