生命科学学院周冕教授课题组在国际顶尖学术期刊Nature Communications发表最新科研成果

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近日,我院周冕教授课题组在国际顶尖学术期刊Nature Communications(《自然通讯》, IF = 14.7)上发表了最新研究成果,论文题目为“A novel pathogen effector HaRxL10 hijacks the circadian clock component CHE to perturb both plant development and immunity”(新的病原效应子HaRxL10劫持生物钟组分CHE干扰植物发育和免疫)。该研究发现了第一个直接靶向植物生物钟组分的病原效应子,并阐明了该效应子操纵生物钟组分的分子机制。

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植物在生长发育的各阶段都会面临各种病原体的侵害,然而植物免疫系统的激活通常伴随着抗病基因的转录和翻译, 需要消耗大量的能量从而干扰植物正常的生长发育,植物必须平衡好抗病和生长的关系以确保有限资源能量的合理分配。生物钟就是这样一个从时间上调控植物抗病性的策略。生物钟是植物进化产生的内源性的计时系统,全面地规划和调控植物的生长、发育和抗逆等多种方面。在生物钟调控植物免疫反应的同时, 病原体的侵染也能够影响植物的生物钟,病原菌可以通过分子模式和分泌效应子间接影响生物钟。但病原效应子能否直接作用于生物钟组分并且影响生物钟这一方面的研究尚不清楚,了解以及研究生物钟与植物免疫之间的相互作用,将有助于开发更加有效的抗病策略。

该论文鉴定了一个可以直接与生物钟组分颁贬贰发生蛋白互作的效应子:来自霜霉病卵菌的贬补搁虫尝10。研究发现贬补搁虫尝10可以抑制颁贬贰的泛素化-蛋白酶体降解途径,导致其蛋白积累。此外,贬补搁虫尝10通过抑制颁贬贰与下游顿狈础结合位点的结合,进而抑制颁贬贰对下游基因的转录调控功能。在之前的报道中,颁贬贰不仅在生物钟的转录翻译反馈环中发挥作用,也在植物免疫激素水杨酸的生物合成过程中有着重要功能。该论文研究结果显示,贬补搁虫尝10能够以颁贬贰依赖的方式增强植物的感病性。另外,贬补搁虫尝10以颁贬贰依赖的方式在植物生长发育过程中发挥作用,包括促进下胚轴的伸长、通过促进成花基因贵罢的表达和抑制开花抑制因子FLC的表达以促进拟南芥开花、干扰拟南芥幼苗的叶片振动节律以及成苗的麦芽糖水平节律等。综上,该研究揭示了一种以前未被报道的病原效应子的功能,遗传、生化和分子等证据表明该病原体效应子可以直接靶向生物钟核心组分从而干扰植物生物钟调控的多种生理活动。该研究有助于深入理解植物免疫与生物钟的相互作用关系,为从生物钟角度探索植物免疫与生长的平衡提供了理论基础。


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91糖心vlog传媒为论文的第一单位。周冕教授为论文的唯一通讯作者。论文第一作者付梦谣是我院2023级在读博士生。我院硕士研究生周耀宇(已毕业)、张欣、杨珂怡(已毕业)、马琳、刘汉光(已毕业)和博士研究生徐羽丰、王宇为共同作者。该研究得到了国家自然科学基金、北京市新星科技计划项目和北京市属高校高水平教师“十四五”支撑项目的资助。北京大学生命科学学院王伟研究员、南京农业大学植物病理学系王源超教授、中国科学院遗传与发育生物学研究所正高级工程师褚金芳和中国农业科学院深圳农业基因组研究所孙同君研究员为本研究提供了大力帮助。