孟祥宗课题组发现新型植物免疫诱导小肽及其受体

近日，滚球体育生命科学学院孟祥宗课题组在New Phytologist上发表了题为Perception of the pathogen-induced peptide RGF7 by the receptor-like kinases RGI4 and RGI5 triggers innate immunity in Arabidopsis thaliana的研究论文，揭示了拟南芥分泌小肽RGF7及其受体在诱导和放大植物免疫应答中的功能及作用机制。

小肽信号分子在调控植物生长发育及免疫应答过程中发挥重要作用。已有研究表明，小肽分子RGF1（Root Meristem Growth Factor 1）在拟南芥根尖部位特异表达并被RGI（RGF1 Insensitive）家族类受体激酶（RGI1-RGI5）识别，调控拟南芥根尖干细胞发育(Matsuzaki et al., 2010; Ou et al., 2016)。孟祥宗课题组在该论文中研究发现，RGF1的同源小肽分子RGF7在拟南芥叶片中受病原菌诱导表达，但RGF1及其他9个RGF家族成员则不受病原菌诱导表达。进一步研究发现，RGF7编码基因的表达受到转录因子WRKY33及其上游丝裂原活化蛋白激酶MPK3/MPK6和钙依赖蛋白激酶CPK5/CPK6的正向调控。在拟南芥转基因植物中诱导表达RGF7可诱导拟南芥产生多种免疫反应，并可大幅提高拟南芥对丁香假单胞菌的抗性。生化和遗传学分析表明RGF7小肽被在拟南芥叶片中表达的RGI家族类受体激酶RGI4和RGI5所识别，而SERK（Somatic Embryogenesis Receptor Kinase）家族类受体激酶BAK1和SERK4则作为共受体，与RGI4/RGI5互作并组成受体蛋白复合物，共同介导RGF7小肽的感应。RGI4和RGI5基因的同时缺失突变导致拟南芥对丁香假单胞菌抗性的显著减低；反之，过表达RGI4或RGI5基因则可显著提高拟南芥对丁香假单胞菌的抗性。这些结果表明，受病原菌诱导表达的RGF7小肽是一种新型的植物内源免疫诱导子，被RGI4/RGI5-BAK1/SERK4受体蛋白复合物识别，进而诱导拟南芥免疫应答并增强其对病原菌的抗性。同时，MPK3/MPK6/CPK5/CPK6-WRKY33信号传导模块则通过诱导RGF7编码基因的表达，形成一个放大植物免疫应答的正反馈通路（图1）。

滚球体育app最新版和上海大学联合培养硕士研究生王晓洋为该论文的第一作者，孟祥宗教授为通讯作者。兰州大学黎家教授为该研究提供了帮助。该研究得到了国家自然科学基金项目的资助。

（供稿、图片：生命与科学学院）

拟南芥RGF7小肽诱导和放大植物免疫应答的分子机制

参考文献

Wang X, Zhang N, Zhang L, He Y, Cai C, Zhou J, Li J, Meng X. 2021. Perception of the pathogen-induced peptide RGF7 by the receptor-like kinases RGI4 and RGI5 triggers innate immunity in Arabidopsis thaliana. New Phytol, https://doi.org/10.1111/nph.17197.

Matsuzaki Y, Ogawa-Ohnishi M, Mori A, Matsubayashi Y. 2010. Secreted peptide

signals required for maintenance of root stem cell niche in Arabidopsis. Science

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Ou Y, Lu X, Zi Q, Xun Q, Zhang J, Wu Y, Shi H, Wei Z, Zhao B, Zhang X, He K, Gou X, Li C,

Li J. 2016. RGF1 INSENSITIVE 1 to 5, a group of LRR receptor-like kinases, are essential

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26(6): 686-698.