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晚疫病菌效应子Pi22798靶向马铃薯StKNOX3调控晚疫病抗性免疫应答机制解析

批准号:
32072121
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
田振东
依托单位:
学科分类:
作物基因组及遗传学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
田振东

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
马铃薯对保障我国粮食安全具有重要意义。晚疫病是马铃薯最严重病害,栽培品种抗性很容易被快速进化的晚疫病菌克服,易于爆发成灾。晚疫病菌侵染马铃薯时会分泌效应子进入寄主细胞,与作用靶标互作、从多个层面抑制马铃薯免疫反应。申请者前期研究发现晚疫病菌 “核心” 效应子Pi22798靶向马铃薯 DNA 结合蛋白 StKNOX3,StKNOX3 则与组蛋白单泛素化蛋白StHUB互作。预示Pi22798靶向StKNOX3促进其与特异DNA序列结合,并招募StHUB来修饰组蛋白H2B,从染色体水平通过调控抗性相关基因的表达来抑制免疫应答。本项目拟从Pi22798-StKNOX3-StHUB分子互作方面深入解析Pi22798如何通过靶向StKNOX3精细调控晚疫病抗性的机制。研究将揭示晚疫病菌效应子调控寄主抗性的一种新模式,拓宽和丰富晚疫病菌致病与寄主抗病机制的认识,为有效利用寄主免疫机制来改良马铃薯晚疫病抗性提供理论和实践依据。
英文摘要
Potato plays very import role in agriculture and food security in China. Late blight caused by Phytophthora infestans is the devastative disease of potato in the world. Resistance cultivars, used in potato production, are easily overcome by the quickly evolving aggressive new strains. P. infestans secreted and delivered number of effectors inside host cell where they targeted to various proteins to modulate and manipulate immune responses to promote disease. In previous research, we found that a core effector Pi22798 targeted with the potato DNA binding protein StKNOX3, while StKNOX3 interacts with StHUB which could monoubiquitinate histone H2B. Hypothesis that effector Pi22798 targeted to StKNOX3, which promotes StKNOX3 binding to specific region of genome DNA. After that,StKNOX3 recruits StHUB protein and then monoubiquitinates histone H2B to regulate disease related gene expression at transcriptional level. In this proposal, we will focus on the Pi22798-StKNOX3-StHUB molecular interactions and aimed to dissect the molecular mechanism of how P. infestans core effector Pi22798 manipulates potato late blight resistance by targeting the DNA binding protein StKNOX3. The project will uncover a new model of how P. infestans manipulates host immunity using effector as weapon. Present research will enrich and expand our understanding on how P. infestans subverts host innate immunity, which will provide us the theoretical bases and novel practical methods to improve potato late blight resistance.
马铃薯对保障我国粮食安全具有重要意义。晚疫病是其最严重病害,栽培品种抗性很容易被快速进化的晚疫病菌克服,易于爆发成灾。晚疫病菌侵染时会分泌多种毒性蛋白效应子进入寄主细胞与植物靶标互作、从多个层面抑制马铃薯免疫反应。因此,效应子是揭示晚疫病致病和植物抗病分子机制的关键抓手。效应子寄主作用靶标是什么?它们如何操控马铃薯免疫应答?回答这些科学问题对于解析晚疫病致病机制和深入了解寄主抗病机制具有重要理论和应用价值。前期研究发现晚疫病菌“核心”效应子Pi22798靶向马铃薯转录因子StKNOX3,而StKNOX3则与组蛋白单泛素化蛋白StHUBs互作。但三者如何精细抑制马铃薯免疫应答机制不清楚。本研究揭示: 效应子Pi22798在寄主中具有显著的毒性功能,表明其是一个核心效应子。晚疫病菌侵染马铃薯细胞时,效应子Pi22798从吸器分泌进入植物细胞后,与转录因子StKNOX3 在细胞核内互作。Pi22798能够促进StKNOX3形成同源二聚体从而负调控晚疫病抗性。在细胞核中,Pi22798促进StKNOX3 招募StHUB1/2HUBs,并使其蛋白稳定性增强;StHUBs则对StKNOX3靶向基因DNA区域的组蛋白进行泛素化修饰,增强H2Bub1水平,通过表观途径抑制靶基因表达。例如抑制植物次生细胞壁合成相关基因的表达,进而干扰木质素和半纤维素的生物合成;抑制抗病防卫基因表达,最终导致寄主抗性的下降。本研究揭示了卵菌效应子通过调控宿主组蛋白单泛素化水平来操纵其免疫应答的机制,丰富了对植物与病原菌互作机制的认识,可为探寻马铃薯晚疫病防治策略提供理论指导。这些寄主负调控靶标可以用来作为改良马铃薯晚疫病抗性的候选基因,例如通过基因编辑和基因干涉技术途径提高马铃薯晚疫病抗性。
马铃薯晚疫病持久抗病基因R8的抗性分子机制探究
  • 批准号:
    32372172
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    田振东
  • 依托单位:
E3泛素连接酶StPUB17及其靶标在马铃薯晚疫病抗病免疫应答中的作用机制
  • 批准号:
    31471550
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    田振东
  • 依托单位:
StLRPK1类受体激酶介导的PTI免疫应答在马铃薯晚疫病抗性中的作用机理
  • 批准号:
    31171603
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    田振东
  • 依托单位:
马铃薯β-氨基丁酸诱导早期表达基因在晚疫病抗性激发过程中的功能解析
  • 批准号:
    30971833
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    8.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    田振东
  • 依托单位:
国内基金
海外基金