协同白叶枯病菌TALE致病的水稻关键因子功能及调控机制解析

批准号:
31871946
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
袁猛
依托单位:
学科分类:
C1401.植物病理学
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘红波、黄仁艳、张标明、惠述刚、李培、张猛、李旭东、王丽
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中文摘要
白叶枯病是危害水稻的最严重细菌病害。白叶枯病菌的TALE是致病的关键因子,它们倾向于特异性靶标在水稻感病基因启动子上以调控基因表达,致使水稻感病。我们先期发现水稻基本核心转录因子TFIIAg5在协同TALE靶标感病基因中起决定作用,但在TALE靶标水稻感病基因过程中是否还需要其它水稻辅助因子协助,以及相关的分子机理并不十分清晰。本项目拟以协同白叶枯病菌TALE致病的水稻关键因子的鉴定、信号传递及调控机制的解析而开展。主要内容包括:鉴定协同白叶枯病菌的TALE靶标感病基因的水稻关键因子;解析它们在TALE致病过程中与TFIIAg5的合作/竞争关系和调控分子机理,以及对不同TALE差异识别机制;全基因组层面解析它们在传递TALE激活感病基因表达信号传导路径上的调控方式,以及对白叶枯病菌致病的影响。本研究不仅丰富和发展对植物—病原菌互作复杂过程的科学认识,而且还为作物抗病遗传改良提供理论依据。
英文摘要
Bacterial blight, caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) is one of the most devastating diseases of rice worldwide. Xoo secrets transcription activator-like (TAL) effectors into plant cell by type III secretion system, and TAL effectors binds to host target genes to activate the gene expression and cause rice disease or susceptibility. However, whether other proteins participate and the molecular mechanism during rice-Xoo interaction were unclear. Here we focus on identification and characterizations of proteins associated with TAL effectors for invasion, to dissect their molecular mechanism and signal transduction during rice-Xoo interaction, including identify core proteins that associated TAL effectors binding to target genes, analysis the molecular mechanism and cross-talk of these key genes, explore the regulation network of these important proteins during the process of TAL effectors-mediated rice susceptibility, explore the potential methods to optimize these genes in crop disease resistance genetics improvement. This project will facilitate the elucidation of the molecular mechanism of plant-pathogen interaction, and also provide gene resources and theoretical for crop resistance improvement.
稻黄单胞菌引起的白叶枯病是危害水稻生产最为严重的细菌性病害,直面农业生产上白叶枯病重大危害,本项目研究重要结果包括:1)白叶枯病菌的关键致病TALE效应子被分泌进入水稻体内后通过与水稻核质转运蛋白OsImpa和OsImpb相互作用,借助核质转运蛋白辅助牵引由细胞质进入细胞核中,尔后TALE效应子精准结合在水稻感病基因启动子的特异元件上,在寄主水稻的基本核心转录因子OsTFIIAg5协助下激活靶标感病基因转录,基本厘清了这个作用的全过程;2)目前大面积推广水稻品种中基本全部含有被所有白叶枯病菌关键致病TALE效应子结合并激活调控的感病基因,让这些水稻感病基因丧失被白叶枯病菌TALE效应子激活是提高水稻抗白叶枯病的最有效策略。我们提出了并创制了可以通过基于基因编辑以精准改变被TALE效应子结合的感病基因启动子的特定元件,以创制广谱抗白叶枯病且不改变重要农艺性状水稻新材料的方法;3)系统研究发现OsMAPKKK43-OsMAPKK4-OsMAPK6信号级联反应在水稻抗白叶枯病信号传递和启动基础免疫反应中的重要作用,以及OsMAPK6-OsLIC-OsWRKY30模块参与到免疫信号传导路径和基于遗传手段利用这些信号基因改良水稻的方法;4)发现水稻两个转录因子基因OsWRKY53和OsMYB63通过级联调控影响水稻维管束系统薄壁细胞厚度进而通过建立物理屏障增强水稻对白叶枯病菌的抗病性,进一步发现OsWRKY53基因发挥转录抑制子的功能,特异性抑制OsABA8ox1和OsABA8ox2基因的转录,调控水稻体内ABA含量;5)发现水稻OsNRAMP1基因负调控对白叶枯病的抗性,该基因是一个重金属转运子,通过影响水稻叶片中金属离子依赖性ROS清除酶基因的表达参与抗病反应过程。本项目系列研究结果为水稻抗病遗传改良提供了重要基因和策略,也为深入理解植物—病原菌互作生物学基础提供了更多证据。
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
Update on the Roles of Rice MAPK Cascades.
水稻 MAPK 级联作用的最新进展
DOI:10.3390/ijms22041679
发表时间:2021-02-07
期刊:International journal of molecular sciences
影响因子:5.6
作者:Chen J;Wang L;Yuan M
通讯作者:Yuan M
DOI:10.3389/fpls.2021.816156
发表时间:2021
期刊:Frontiers in plant science
影响因子:5.6
作者:Xie W;Li X;Wang S;Yuan M
通讯作者:Yuan M
DOI:10.1016/s2095-3119(18)62108-2
发表时间:2019-06
期刊:Journal of Integrative Agriculture
影响因子:4.8
作者:Jingjing Tian;Shugang Hui;Yarui Shi;M. Yuan
通讯作者:Jingjing Tian;Shugang Hui;Yarui Shi;M. Yuan
Knock out of transcription factor WRKY53 thickens sclerenchyma cell walls, confers bacterial blight resistance
敲除转录因子 WRKY53 会使厚壁组织细胞壁增厚,赋予白叶枯病抗性。
DOI:10.1093/plphys/kiab400
发表时间:2021-08-23
期刊:PLANT PHYSIOLOGY
影响因子:7.4
作者:Xie, Wenya;Ke, Yinggen;Yuan, Meng
通讯作者:Yuan, Meng
The rice heavy-metal transporter OsNRAMP1 regulates disease resistance by modulating ROS homoeostasis
水稻重金属转运蛋白 OsNRAMP1 通过调节 ROS 稳态来调节抗病性
DOI:10.1111/pce.14263
发表时间:2022-02-03
期刊:PLANT CELL AND ENVIRONMENT
影响因子:7.3
作者:Chu, Chuanliang;Huang, Renyan;Yuan, Meng
通讯作者:Yuan, Meng
响应白叶枯病菌侵染转录和翻译调控模式重构的水稻基因发掘和分子机制研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:59万元
- 批准年份:2021
- 负责人:袁猛
- 依托单位:
水稻三个含MtN3结构域抗病基因在水稻—白叶枯病菌互作中协同/竞争机制的研究
- 批准号:31371926
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:袁猛
- 依托单位:
水稻感病基因Xa13调控铜转运致病的分子机理解析
- 批准号:31100875
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:28.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:袁猛
- 依托单位:
国内基金
海外基金
