水稻种质资源创新团队揭示NLR免疫受体BRG8介导水稻抗病的分子机制
6月10日，我所水稻种质资源创新团队在Plant Communications在线发表了题为“A KNOX Ⅱ transcription factor suppresses the NLR immune receptor BRG8-mediated immunity in rice”的研究论文。该研究利用全基因组关联分析鉴定了一个水稻稻瘟病抗性基因BRG8，并通过遗传学及生理生化实验揭示其抗病分子机制。本研究有助于我们深入理解植物抗病分子模型，同时也为水稻抗病品种的选育提供理论参考。
由稻瘟病菌和稻黄单胞菌引起的稻瘟病和白叶枯病均是水稻生产上的主要病害，严重爆发时可导致水稻大幅减产。长期生产实践证明，种植抗病品种是防治稻瘟病及白叶枯病等病害最经济有效的方法。目前已有一些抗病基因应用于生产实践中，但由于自然环境下病原菌群体复杂多变，一些新培育的抗病品种在3-5年后也容易丧失抗性。因此，不断挖掘新的抗病基因，并解析其分子机制，对于选育水稻抗病品种及保障国家粮食安全具有重要意义。
图1 BRG8正调控水稻对稻瘟病及白叶枯病抗性
该研究利用全基因组关联分析的方法，克隆到一个位于水稻第8号染色体上与稻瘟病抗性相关的具有CC-NBS-LRR结构域基因（BRG8），遗传互补实验证实BRG8正调控水稻对稻瘟病及白叶枯病抗性。通过对BRG8的互补及过表达株系的抗病性鉴定、活性氧、激素含量等生理生化指标的测定，明确了BRG8能激活水稻抗病反应。
GUS染色分析发现BRG8在水稻也叶片中表达量最高。同时，亚细胞定位显示BRG8具有细胞核和细胞质的双重定位。进一步研究发现BRG8蛋白在细胞内的定位分布与水稻抗病性无关，但对植株的正常生长发育具有截然不同的影响。抗性分子机制解析表明，BRG8的CC结构域在体内外均可发生自身互作。此外，以CC结构域为诱饵，通过酵母双杂文库筛选鉴定到互作蛋白HOS59，并利用一系列实验证实了BRG8与HOS59在体内体外存在相互作用。抗病性鉴定及农艺性状考察分析发现，HOS59能抑制BRG8介导的抗病性，同时也缓解了由BRG8过度免疫所带来的产量损失。体内降解实验显示HOS59通过调节BRG8的蛋白水平间接调控水稻免疫。
图2 HOS59抑制BRG8介导的水稻免疫机制
该研究得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划、中国农科院创新工程等项目的资助。我所博士生徐思亮为文章的第一作者，杨窑龙副研究员和章孟臣助理研究员为共同通讯作者。魏兴华研究员为该研究提供了重要指导和帮助，博士生杨琴琴、博士生胡冬秀和博士生张媛媛等也参与了研究工作。
文章链接：
https://doi.org/10.1016/j.xplc.2024.101001