人才强校 | 植保学院刘俊教授团队发现水稻细胞的内质网自噬参与抗病启动

近日,中国农业大学植物保护学院刘俊团队在国际知名期刊《细胞报告》(Cell Reports)在线发表了题为《OsHLP1是一个水稻内质网自噬受体》(OsHLP1 is an endoplasmic-reticulum-phagy receptor in rice plants)的研究论文,该研究发现水稻中HVA22家族蛋白OsHLP1是一个新型的内质网自噬受体。报道了稻瘟菌侵染下,水稻OsHLP1与OsATG8b互作并招募免疫负调控蛋白OsNTL6 到自噬小体中,经自噬途径降解进而激活水稻对稻瘟病的抗性。

该团队过去的研究发现,OsHLP1在水稻细胞中的过表达会引起内质网结构的破坏,并且导致转录因子OsNTL6的降解。OsNTL6是一个免疫负调控因子,在细胞核内抑制免疫基因的表达,因而OsNTL6的降解导致水稻免疫响应被激活(Meng et al., 2022)。但是为什么OsHLP1会引起内质网的破坏,以及OsNTL6如何被降解还不清楚。该团队最新的研究发现,稻瘟菌侵染水稻时会引发水稻细胞的内质网自噬现象,且水稻细胞的内质网自噬很大程度上依赖于OsHLP1(图1)。在烟草和水稻原生质体细胞中表达OsHLP1能够引发细胞内质网自噬并增强细胞的自噬流。共定位分析结果表明OsHLP1能够与水稻自噬关键蛋白OsATG8b标记的自噬小体共定位并与OsATG8b 相互作用,而且这种相互作用依赖于OsHLP1序列中的两个LIR基序(YGEI 和 FVYL)和C端的IDR无序区。

图1 稻瘟菌侵染引发水稻细胞内质网自噬

通过构建内质网自噬报告系统,发现OsHLP1的过表达能够激活植物细胞的内质网自噬,并且该功能的实现依赖其序列中的两个LIR基序和C端的IDR无序区。而免疫负调控蛋白 OsNTL6 被OsHLP1和OsATG8b招募到自噬小体中,经自噬途径降解,从而激活水稻对稻瘟病的抗性。该研究不仅揭示了OsHLP1激活水稻免疫的机制,而且从多方面证实了OsHLP1是一个新型的水稻内质网自噬受体,该受体通过调控内质网稳态参与水稻抗病和生长的平衡(图2)。

图2 OsHLP1介导的水稻细胞内质网自噬及抗病性启动

中国科学院微生物研究所博士毕业生梁颖博为论文的第一作者,中国农业大学植物保护学院刘俊教授为该论文的通讯作者。博士生赵霞、硕士生何心怡以及已毕业博士生孟凡伟参与了该项研究。该研究得到了中国科学院华南植物园张明永教授在实验材料上提供的支持与帮助,以及中国农业大学植物保护学院Vijai Bhadauria教授、蒋娜博士和中国科学院微生物研究所王海云博士的支持和帮助。该研究由国家自然科学基金(32070290和32225043)和拼多多-中国农业大学研究基金(PC2023A01005)的资助。

供稿:植保学院

供图:植保学院

编辑:马文哲

责编:李杨

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