水稻是重要的主食來源。真菌Magnaporthe oryzae引起的稻瘟病是水稻的嚴(yán)重病害。有研究發(fā)現(xiàn)，抗病受體NLR類蛋白在植物免疫調(diào)控中發(fā)揮重要作用，并在分子抗病育種中得到廣泛使用。而NLRs介導(dǎo)的免疫激活和抗病信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制尚不清楚。

　　近日，中國(guó)科學(xué)院院士、分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員何祖華研究組聯(lián)合云南大學(xué)研究員劉軍鐘研究組，在《科學(xué)通報(bào)》（Science Bulletin）上，在線發(fā)表了題為A PRA-Rab trafficking machinery modulates NLR immune receptor plasma membrane microdomain anchoring and blast resistance in rice的研究論文。該研究揭示了PIBP4-Rab5a轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器參與調(diào)控NLR蛋白PigmR在細(xì)胞膜微區(qū)的積累，且PigmR蛋白能夠激活微區(qū)上的OsRac1蛋白，促進(jìn)活性氧產(chǎn)生，以增強(qiáng)水稻對(duì)稻瘟病的抗性新機(jī)制。

　　前期，何祖華研究組在起源于我國(guó)農(nóng)家品種的育種材料中鑒定出廣譜持久抗稻瘟病新位點(diǎn)Pigm，解析了Pigm調(diào)控抗病性與產(chǎn)量平衡機(jī)制的基礎(chǔ)，揭示了該位點(diǎn)中廣譜抗病NLR受體蛋白PigmR與RRM轉(zhuǎn)錄因子相互作用以激活下游免疫反應(yīng)的機(jī)制，剖析了PigmR通過保護(hù)免疫代謝通路免受病原菌攻擊，協(xié)同整合植物PTI和ETI，進(jìn)而賦予水稻廣譜抗病性新機(jī)制。

　　為解析PigmR的下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制，該研究通過酵母雙雜交技術(shù)篩選發(fā)現(xiàn)異戊烯基化Rab GTPase受體家族成員PIBP4能夠與PigmR蛋白相互作用。研究顯示，敲除PIBP4會(huì)減弱PigmR介導(dǎo)的稻瘟病抗性。

　　進(jìn)一步，該研究鑒定出與PIBP4相互作用的小G蛋白OsRab5a。OsRab5a可以和PigmR相互作用，而敲除OsRab5a會(huì)減弱PigmR介導(dǎo)的稻瘟病抗性。PIBP4和OsRab5a是囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)途徑相關(guān)蛋白。研究發(fā)現(xiàn)，在稻瘟病菌侵染的水稻中，PIBP4和OsRab5a中任何一個(gè)蛋白缺失均會(huì)降低PigmR蛋白在細(xì)胞膜微區(qū)的累積。微區(qū)定位的PigmR能夠與小GTP酶OsRac1相互作用并激活OsRac1，從而觸發(fā)活性氧信號(hào)傳導(dǎo)，介導(dǎo)植物的免疫反應(yīng)以抵御稻瘟病侵染。

　　上述研究發(fā)現(xiàn)了新的NLR免疫信號(hào)通路，為植物抗病信號(hào)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及水稻抗病分子育種提供了新的視角和靶點(diǎn)。

　　研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、農(nóng)業(yè)生物育種國(guó)家重大科技專項(xiàng)、博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)及云南省相關(guān)項(xiàng)目等的支持。

　　論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927324009113?via%3Dihub