Phytopathol Res | 水稻核輸入載體幫助細菌效應(yīng)子進入植物細胞核

原文鏈接：
https://doi.org/10.1186/s42483-022-00149-7

植物病原菌中的革蘭氏陰性細菌通過III型分泌系統(tǒng)分泌多種致病因子，即效應(yīng)子。水稻白葉枯病菌 (Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo) 和水稻細菌性條斑病菌 (Xanthomonas oryzae pv. oryzicola, Xoc) 在侵染水稻 (Oryza sativa) 時可產(chǎn)生兩類III型效應(yīng)子，即類似于轉(zhuǎn)錄激活子的效應(yīng)子 (Transcription-activator-like effectors, TALEs) 和黃單胞菌外泌型蛋白質(zhì) (Xanthomonas outer proteins, Xops)，分別參與長距離轉(zhuǎn)運和短距離轉(zhuǎn)運。Xops和TALEs須分別轉(zhuǎn)入植物細胞質(zhì)和細胞核才能發(fā)揮病理功能，誘導感病水稻品種發(fā)病及抗病品種產(chǎn)生防衛(wèi)反應(yīng)。細菌和植物分別有哪些因子參與細菌III型效應(yīng)子轉(zhuǎn)運及如何發(fā)揮作用？長距離轉(zhuǎn)運的效應(yīng)子如何進入植物細胞？由于細菌沒有核輸入載體，植物核輸入載體是否幫助細菌TALEs進入植物細胞核？

Phytopathology Research 今日在線發(fā)表了南京農(nóng)業(yè)大學和山東農(nóng)業(yè)大學植物病理學團隊合作完成的題為“Editing of the rice importin gene IMPα1b results in sequestration of TAL effectors from plant cell nuclei”的文章。該研究發(fā)現(xiàn)，分別來自Xoo菌株P(guān)XO99A和Xoc菌株GD41名為PthXo1和TALI的TAL效應(yīng)子從菌體轉(zhuǎn)入水稻細胞質(zhì)以后，須立即進入水稻細胞核才能發(fā)揮致病作用；而PthXo1和TALI向水稻細胞核的轉(zhuǎn)運，則是通過水稻核輸入載體OsIMPα1b完成，進而引發(fā)水稻白葉枯病和水稻條斑病 (Fig. 1)。研究結(jié)果顯示，通過CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)獲得的OsIMPα1b功能障礙突變體表現(xiàn)出水稻生長發(fā)育受損，并嚴重阻礙病原菌的PthXo1和TALI向水稻細胞核的轉(zhuǎn)運。在野生型水稻上，PthXo1順利進入細胞核并激活水稻感病基因OsSWEET11的表達，使水稻發(fā)生白葉枯病。而在OsIMPα1b功能障礙突變體上，PthXo1的核輸入與OsSWEET11的表達均受到抑制，水稻白葉枯病嚴重度降低。與之類似，在野生型水稻上，TALI順利進入細胞核并抑制水稻抗病防衛(wèi)反應(yīng)，包括抑制抗病性調(diào)控基因 (MPK3、MPK6) 和防衛(wèi)反應(yīng)基因 (PR1a、PR5、PR10、NHL10、PHI1-1、WRKY70、GSL12) 的表達，使水稻表現(xiàn)感病。相反，在OsIMPα1b功能障礙突變體上，TALI的核輸入受到抑制，水稻防衛(wèi)反應(yīng)正常激活，水稻條斑病減弱 (Fig. 2)。

Fig. 1 Protoplast fluorescence images and Immunoblotting analyses showing differences in subcellular localization of the TALEs between the WT (Nipponbare) and OsIMPα1b-ED#6 plants

Fig. 2 Effects of TALI translocation into the nuclei of rice cells on the expression of genes involved in the rice defense response and Xoc virulence

南京農(nóng)業(yè)大學植物保護學院博士研究生彭金鳳為本文的第一作者，南京農(nóng)業(yè)大學植物保護學院宋從鳳教授和山東農(nóng)業(yè)大學植物保護學院董漢松教授為共同通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金（31772247，32072399和32170202）及山東省自然科學基金（ZR2020MC113，ZR2020MC120和ZR2020QC126）的資助。

Cite this article:

Peng, J., Nie, J., Chen, X. et al. Editing of the rice importin gene IMPα1b results in sequestration of TAL effectors from plant cell nuclei. Phytopathol Res. 2022; 4: 44. https://doi.org/10.1186/s42483-022-00149-7

原文鏈接：
https://doi.org/10.1186/s42483-022-00149-7