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…河北农大王海燕教授团队在小麦病程相关蛋白抗叶锈病研究领域…

??2020年7月13日,PLOS GENETICS在线发表了河北农业大

学植物保护学院王海燕教授课题组题为“TaTLP1 interacts with TaPR1 to contribute to wheat defense responses to leaf rust fungus”的研究论文。该研究揭示了小麦病程相关蛋白TaPR1和TaTLP1的相互作用,并明确二者的互作增强了小麦对叶锈菌的抗性。

病程相关蛋白(pathogenesis related protein, PR)在植物系统获得性抗性(SAR)中起着关键作用,到目前为止,共从植物中鉴定出17个PR蛋白家族,对多种病原菌起到抗性作用。在众多PR家族成员中,PR1、PR2和PR5是植物抗病研究中普遍存在的,它们通常编码一些抗菌蛋白,当受到生物或非生物胁迫刺激时,它们的表达水平迅速增加,在整个植物系统中大量积累,是植物SAR的重要成分和植物产生抗病反应的标志。然而,PR蛋白生化活性和抗小麦叶锈病机制尚不清楚。

本课题组在前期明确了TaPR1和TaTLP1参与小麦抗叶锈病防御反应的基础上,重点研究了TaPR1和TaTLP1互作的分子机理及互作意义。本研究借助GFP-Trap和质谱分析(MS)技术发现TaPR1和TaTLP1二者相互作用,利用qPCR技术检测二者同时被叶锈菌诱导高表达,且表达模式相同;利用酵母双杂交技术(Y2H)、双分子荧光互补(BiFC)、共定位(co-localization)和共免疫沉淀技术(CoIP)进一步证实了TaTLP1与TaPR1之间的互作关系。在此基础上,通过构建TaPR1氨基酸缺失突变体,将TaPR1的互作关键位点锁定在了碳末端第113到第164个氨基酸之间。分别利用体外抑菌实验和基因共沉默技术(VIGS)证明TaTLP1和TaPR1的互作对抑制锈菌的生长和侵染起到了加性作用,说明TaPR1-TaTLP1相互作用正调控小麦对叶锈菌的抗性。文章首次报道了TaPR1和TaTLP1之间的互作,既为TaPR1和TaTLP1的抗

锈性研究提供了新的见解,也为PR蛋白的研究提供了新的思路。

河北农业大学在读博士研究生王菲为该论文的第一作者,王海燕教授和刘大群教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金的经费支持。

论文链接:

https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1008713

参考文献:

(1) Liang F, Du X, Zhang J, Li X, Wang F, Wang H, Liu D. Wheat TaLr35PR2 gene is required for Lr35-mediated adult plant resistance against leaf rust fungus. Functional Plant Biology, 2020,47(1): 26-37.

(2) Zhang J, Wang F, Liang F, Zhang Y, Ma L, Wang H, Liu D. Functional analysis of a pathogenesis-related thaumatin-like protein gene TaLr35PR5 from wheat induced by leaf rust fungus. BMC Plant Biology, 2018, 18: 76.

(3) Gao L, Wang S, Li X, Wang H, Liu D. Expression and functional analysis of a pathogenesis-related protein 1 gene, TcLr19PR1, involved in wheat resistance against leaf rust fungus[J]. Plant Molecular Biology Reporter,

2015, 33(4): 797-805.

(4) Zhang Y, Yan H, Wei X, Zhang J, Wang H, Liu D. Expression analysis and functional characterization of a pathogen-induced thaumatin-like gene in wheat conferring enhanced resistance to Puccinia triticina [J]. Journal of plant interactions, 2017, 12(1): 332-339.

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