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【科普中国智惠农民】科学家揭示植物如何调控细胞死亡和抗病力

来源:科普中国智惠农民2022-05-30 11:06

  出品:科普中国

  作者:宋雅娟 张蕃

  监制:光明网科普事业部

  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首次发现了植物bZIP类型转录因子APIP5具有结合DNA和RNA的双重活性,在转录和转录后水平调控水稻细胞死亡和抗病性的新机制,相关研究成果发表在《核酸研究(Nucleic Acids Research)》上。

【科普中国智惠农民】科学家揭示植物如何调控细胞死亡和抗病力

  水稻APIP5兼具转录因子和RNA结合活性调控细胞死亡和免疫反应

  稻瘟病是水稻生产上最严重的真菌病害之一,解析水稻与稻瘟菌互作机制对开发病害防控新策略和选育抗病新品种具有重要意义。该团队前期研究发现水稻APIP5通过调控次级代谢产物负调控细胞死亡和抗病性。APIP5蛋白包含核定位信号和核输出信号基序,它在细胞核和细胞质中定位的生物学意义还不清楚。

  此次研究发现核定位信号的突变抑制了APIP5在水稻细胞核中积累,诱导细胞死亡的发生和增强对稻瘟菌的抗性。APIP5在水稻发育后期在细胞核中的积累增加,结合细胞壁相关激酶和细胞色素酶基因的启动子,并抑制二者的表达。这两个靶标基因分别通过调节木质素的积累和次级代谢物合成以及活性氧爆发正调控水稻基础免疫反应。有趣的是,APIP5还具有结合RNA的活性,稻瘟菌侵染促进其在细胞质RNA加工小体中的富集,特异性地结合两个水稻抗病和细胞死亡相关基因的mRNA序列促进其降解,在转录后水平调控水稻基础免疫反应。因此,该研究揭示植物转录因子通过在细胞核和细胞质中穿梭协同调控免疫反应的新机制,为水稻病害防控策略的开发提供新思路。

  据了解,该研究得到国家自然科学基金和中国农业科学院科技创新工程等项目的资助。

【科普中国智惠农民】科学家揭示植物如何调控细胞死亡和抗病力

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