近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所糧食作物真菌病害監(jiān)測(cè)與防控團(tuán)隊(duì)在Cell Reports雜志上發(fā)表了題為“The Exserohilum turcicum effector EtEC81 reprograms alternative splicing in maize and activates immunity”的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)玉米大斑病菌效應(yīng)因子EtEC81通過(guò)調(diào)控宿主可變剪切進(jìn)而激活植物免疫的分子機(jī)制，為深入理解玉米和大斑病菌互作機(jī)理以及大斑病綠色防控提供了新的理論依據(jù)和基因資源。
前體mRNA（pre-mRNA）的可變剪接在植物生長(zhǎng)發(fā)育和免疫反應(yīng)中起關(guān)鍵作用，病原菌可以分泌效應(yīng)蛋白干擾宿主pre-mRNA剪接從而抑制免疫。由大斑凸臍蠕孢菌（Exserohilum turcicum）引起的玉米大斑病在全球范圍內(nèi)都是嚴(yán)重威脅玉米生產(chǎn)的重要病害。目前針對(duì)該病原菌的研究主要集中在生理小種分化或抗病基因與抗性材料的篩選。由于該病原菌遺傳轉(zhuǎn)化效率低下，對(duì)于其效應(yīng)蛋白的認(rèn)識(shí)十分有限。
為了探究大斑病菌效應(yīng)因子對(duì)可變剪切的影響，研究人員利用剪切報(bào)告系統(tǒng)篩選到一個(gè)能夠顯著調(diào)控植物可變剪切的效應(yīng)因子，將其命名為
EtEC81（Exserohilum turcicum effector 81）。EtEC81編碼三個(gè)連續(xù)的鋅指結(jié)構(gòu)域（ZnF_C2H2）和一個(gè)核定位信號(hào)（NLS），亞細(xì)胞定位實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其定位在細(xì)胞核中。敲除EtEC81病原菌突變體致病性增強(qiáng)，而異源過(guò)表達(dá)EtEC81則觸發(fā)玉米免疫反應(yīng)（如活性氧爆發(fā)、防御基因上調(diào)）和細(xì)胞死亡。利用酵母雙雜交文庫(kù)篩選系統(tǒng)獲得一個(gè)玉米互作蛋白--ZmEIP1。ZmEIP1是玉米免疫正調(diào)控因子，與剪接體多個(gè)組分（如U1/U2 snRNP、Prp19復(fù)合體等）相互作用并參與眾多pre-mRNA的剪接。與EtEC81結(jié)合后，ZmEIP1的剪接調(diào)控能力增強(qiáng)，共同導(dǎo)致119個(gè)共同差異剪接事件。RIP-seq實(shí)驗(yàn)顯示，EtEC81具有RNA結(jié)合活性，但主要通過(guò)ZmEIP1間接調(diào)控下游基因的可變剪接。該研究揭示了大斑病菌效應(yīng)蛋白EtEC81通過(guò)靶向ZmEIP1重編程玉米pre-mRNA可變剪接從而激活免疫的新機(jī)制。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所博士后魚(yú)海躍，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所與農(nóng)業(yè)基因組研究所聯(lián)合培養(yǎng)博士后史學(xué)濤（已出站，現(xiàn)為湘湖實(shí)驗(yàn)室研究員），中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所博士生寧娜為論文的共同第一作者，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所劉文德研究員為論文通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://www.cell.com/cell-reports/pdfExtended/S2211-1247（25）00272-4
