Journal of Integrative Plant Biology | 钱前/商连光团队揭示水稻抗病新机制

近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）联合崖州湾国家实验室等单位在《植物学报（Journal of Integrative Plant Biology）》上在线发表了题为“RBB1 negatively regulates rice disease resistance by modulating protein glycosylation”的研究论文。该研究揭示了RBB1通过蛋白糖基化修饰参与调控水稻抗病新机制。

糖基化是一种重要的蛋白质修饰方式，对蛋白质的折叠、定位、运输、溶解性等多个方面有显著影响，从而赋予修饰蛋白新的功能，在植物体的生理和病理等多个生命过程中发挥着关键作用。根据氨基酸和聚糖之间的连接方式，蛋白质糖基化包括N-糖苷键、O-糖苷键等多种类型。其中，N-糖苷键的组装始于寡甘露糖前体通过合成多元醇附着在内质网上，而UDP-N-乙酰氨基葡萄糖（UDP-GlcNAc）是真核生物中一种关键的代谢物，在蛋白质糖基化修饰过程中是必不可少的。然而，作为一种重要的蛋白修饰方式，水稻防御反应中的具体糖基化机制尚不清楚。

该团队鉴定出一种新型水稻突变体rbb1，该突变体具有广谱抗病性，其表型由编码葡萄糖胺-6-磷酸乙酰转移酶的重要基因的功能丧失突变导致。RBB1定位于内质网，其在根、茎、幼叶、成熟叶、茎秆、叶鞘、幼穗和种子等多个组织中的表达不具有特异性。rbb1突变体表现出增强的防御反应，对稻瘟病和白叶枯病具有更高的抗性。生化标记表明rbb1突变体中防御机制被激活，如活性氧和丙二醛水平升高，酶活性和UDP-N-乙酰葡糖胺含量降低，N-糖苷和O-糖苷修饰蛋白水平下降。此外，N-糖基化修饰的蛋白质组分析显示，多个与抗病相关蛋白质的N-糖基化发生改变，其中Prx4和Prx13在rbb1突变体中显著降低。敲除Prx4或Prx13也增强了水稻对病原体的抗性。综上所述，该研究揭示了水稻防御反应新机制，为抗病品种的培育提供了潜在靶标。

RBB1通过糖基化修饰调控水稻抗病性的分子机制

崖州湾国家实验室钱前院士和中国农业科学院深圳农业基因组研究所商连光、孙同君研究员为该论文的共同通讯作者。基因组所博士后张斌、郭明亮和刘相培为该论文的共同第一作者。该研究得到了生物育种国家科技重大专项、广东省基础与应用基础研究基金、中国博士后科学基金和国家自然科学基金等项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1111/jipb.13810

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