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拟南芥C3H14介导依赖和不依赖WRKY33途径抵御灰霉病的分子机理研究

批准号:
31900227
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
王殿
依托单位:
学科分类:
植物与环境互作
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:

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项目成果

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中文摘要
灰霉病是一种严重危害农业生产的真菌病害,植物在抵御灰霉病过程中形成了完善的调控机制,但目前植物防御灰霉病的分子机理仍不清晰。我们前期研究表明,拟南芥CCCH锌指蛋白C3H14不仅能依赖抗灰霉病核心调控因子WRKY33来激活茉莉酸/乙烯信号和促进植保素合成,而且也能不依赖WRKY33直接激活ORA59的表达、提高活性氧清除能力和调控细胞壁形成来抵御灰霉病。本项目以此为切入点,利用RNA-seq和ChIP-qPCR等技术全面鉴定C3H14抗病相关靶基因;利用遗传杂交和ChIP-qPCR等技术明确C3H14与WRKY33的关系,系统比较C3H14信号和WRKY33信号调控灰霉病分子网络差异;利用HPLC等技术明确C3H14调控细胞壁形成和抵御灰葡萄孢菌侵染的内在联系,最终解析C3H14参与调控灰霉病的分子机制。研究结果将为抗灰霉病作物新种质的创制奠定理论基础。
英文摘要
Botrytis cinerea is a major plant fungal pathogen, causing serious harm to agricultural production. However the molecular mechanisms of plants defend B. cinerea infection remain unclear. Our previous study has showed that Arabidopsis CCCH zinc finger protein C3H14 activate jasmonic acid/ethylene signaling and increases the content of phytoalexins in WRKY33-dependent manner to against B. cinerea infection, and active the expression of ORA59, enhance oxygen scavenging ability and regulate cell wall formation upon B. cinerea infection in WRKY33 -independent manner. Based on these results, this project will identify disease-related targets of C3H14 using RNA-seq and ChIP-qPCR technologies; determine the genetic relationship of C3H14 and WRKY33 using crossing and ChIP-qPCR technologies; compare C3H14- and WRKY33-mediated signalling networks during B. cinerea infection; explore the relationship of C3H14 controlling cell walls and the B. cinerea resistance using HPLC technology, and finally clarify the regulatory mechanism of C3H14 in the B. cinerea defense. The results in this project may provide a theoretical basis for the cultivation of a new crop germplasm with the B. cinerea resistance.
植物病害严重影响现代农业的发展。根据病原菌的侵染策略和生存方式可以将其分为活体营养型和死体营养型病原菌。丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)是研究最多的活体营养型病原菌,在植物中能引起PTI(Pattern Triggered Immunity)和ETI(Effector Triggered Immunity)免疫反应,植物主要通过激活水杨酸(SA)信号应对丁香假单胞菌的入侵。灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)是研究最多的死体营养型病原菌,植物主要通过激活茉莉酸(JA)和乙烯(ET)信号来调控对其抗性。CCCH锌指蛋白参与了植物生长和发育的诸多过程。我们之前研究证明,拟南芥两个同源的CCCH锌指蛋白AtC3H14和AtC3H15能够冗余调控细胞壁增厚、花粉发育和细胞伸长。本项目系统的研究了拟南芥C3H14调控拟南芥抗病的分子机理。研究发现C3H14主要依赖WRKY33正调控拟南芥对灰霉病的抗性,C3H14和其同源基因C3H15的双突变体对灰霉病显著感病,而C3H14和C3H15的过表达都抗灰霉病。RNA-seq结果证明C3H14调控了许多茉莉酸和乙烯信号及植保素合成相关基因参与灰霉病抗性,其中很多基因都是WRKY33的下游调控基因。遗传学证据也表明C3H14主要依赖WRKY33调控下游抗病基因的表达。此外C3H14还能直接激活ORA59的表达来调控茉莉酸和乙烯信号。以上结果证明C3H14可能是WRKY33介导的灰霉病抗性通路上一个重要的调控节点。此外之前的研究表明茉莉酸/乙烯信号和水杨酸信号在植物抗病的过程中可能存在拮抗关系,因此我们对C3H14是否调控丁香假单胞杆菌进行了深入的研究,结果表明,在野生型(Col-0)中,Pst DC3000诱导C3H14、15转录上调,它们的蛋白表达发生相应变化,磷酸化程度增强而非磷酸化程度减弱,遗传分析表明这两个基因冗余负调控对Pst DC3000的抗性。进一步研究发现MPK4能够磷酸化C3H14,通过磷酸化解除其对下游靶基因NIMIN1/2的激活作用,进而解除其对免疫系统的抑制作用。此外C3H14也能负调控拟南芥的系统获得性抗性(SAR)。通过以上研究解析了C3H14-WRKY33和MPK4-C3H14-NIMI1/2作用模块在植物免疫中的作用,对完善植物抗病分子机理的研究具有一定的理论意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Phosphorylation-Mediated Inactivation of C3H14 by MPK4 Enhances Bacterial-Triggered Immunity in Arabidopsis
MPK4 磷酸化介导的 C3H14 失活增强拟南芥细菌引发的免疫
DOI: 10.1093/plphys/kiac300
发表时间: 2022
期刊: PLANT PHYSIOLOGY
影响因子: 7.4
作者: [Dian Wang, Guohua Chai, Li Xu, Kangkang Yang, Yamei Zhuang, Aiguo Yang, Shengyi Liu, Yingzhen Kong, Gongke Zhou]
通讯作者: Gongke Zhou
The Arabidopsis CCCH protein C3H14 contributes to basal defense against Botrytis cinerea mainly through the WRKY33-dependent pathway
拟南芥 CCCH 蛋白 C3H14 主要通过 WRKY33 依赖性途径参与针对灰葡萄孢的基础防御
DOI: 10.1111/pce.13771
发表时间: 2020-04-29
期刊: PLANT CELL AND ENVIRONMENT
影响因子: 7.3
作者: [Wang, Dian, Xu, Hua, Chai, Guohua]
通讯作者: Chai, Guohua
ABA介导PdAIRP3-ERF48模块抑制杨树形成层活性的分子机制
  • 批准号:
    32572091
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    51.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    王殿
  • 依托单位:
国内基金
海外基金