我校生命科學學院陽成偉/賴建彬團隊在植物與病原互作研究中取得重要進展

華南師范大學 2024-03-07

3月6日，國際植物學頂級雜志《The Plant Cell》（IF2023 = 11.6）在線發(fā)表了以我校生命科學學院陽成偉教授和賴建彬教授為通訊作者的題為《Heat-induced SUMOylation differentially affects bacterial effectors in plant cells》的研究論文https://doi.org/10.1093/plcell/koae049）。該論文首次發(fā)現(xiàn)了高溫誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)SUMO化修飾調(diào)控植物細胞內(nèi)病原細菌效應(yīng)蛋白功能的機制。

隨著全球氣候變暖，高溫已經(jīng)成為威脅農(nóng)作物的重要因素；而病原微生物也造成了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的巨大損失；由于高溫條件下植物病害尤為嚴重，高溫和病原對農(nóng)作物的協(xié)同危害已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所面臨的關(guān)鍵問題。

病原細菌通過向植物細胞內(nèi)遞送效應(yīng)蛋白以抑制宿主的免疫反應(yīng)，因此植物細胞如何靶標這些效應(yīng)蛋白對于病原與宿主互作具有至關(guān)重要的意義。SUMO化是真核細胞中重要的翻譯后修飾形式，但在植物細胞中該修飾對細菌效應(yīng)蛋白的影響還不清楚。在該研究中，利用生物信息學和生物化學方法，作者發(fā)現(xiàn)至少有16個由丁香假單胞菌編碼的效應(yīng)蛋白是SUMO化修飾的底物。其中，效應(yīng)蛋白HopB1的SUMO位點突變通過增強了其切割植物受體激酶BAK1蛋白的功能，從而促進了植物細胞死亡。與此相反，SUMO化修飾是另一個受體HopG1發(fā)揮其抑制線粒體活性和茉莉酸信號功能所需要的。高溫提高了HopB1和HopG1的SUMO化修飾水平，而該修飾以不同的方式影響了高溫條件下這兩個效應(yīng)蛋白在植物存活率、基因表達和細菌侵染調(diào)控中的功能。

該研究揭示了植物病原細菌效應(yīng)蛋白SUMO化修飾的普遍規(guī)律；闡明了SUMO化對不同的效應(yīng)蛋白具有差異調(diào)控方式的機制；說明了該修飾在高溫與病原的雙重脅迫應(yīng)答中所發(fā)揮的重要作用。因此，該研究有助于理解動態(tài)蛋白質(zhì)修飾在植物與病原互作中的功能及其響應(yīng)環(huán)境因素的調(diào)節(jié)機制，為未來創(chuàng)制抗熱抗病的作物品種提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

我校生命科學學院已畢業(yè)博士生李文亮和在讀博士生劉雯為論文的共同第一作者；陽成偉教授和賴建彬教授為論文的通訊作者；我校生命科學學院唐曉艷教授和中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所謝旗研究員為該研究提供了重要幫助；該研究受到國家自然科學基金和長江學者獎勵計劃等項目資助。