孟祥宗课题组发现新型植物免疫诱导小肽及其受体
近日，上海师范大学生命科学学院孟祥宗课题组在New Phytologist上发表了题为Perception of the pathogen-induced peptide RGF7 by the receptor-like kinases RGI4 and RGI5 triggers innate immunity in Arabidopsis thaliana的研究论文，揭示了拟南芥分泌小肽RGF7及其受体在诱导和放大植物免疫应答中的功能及作用机制。
小肽信号分子在调控植物生长发育及免疫应答过程中发挥重要作用。已有研究表明，小肽分子RGF1（Root Meristem Growth Factor 1）在拟南芥根尖部位特异表达并被RGI（RGF1 Insensitive）家族类受体激酶（RGI1-RGI5）识别，调控拟南芥根尖干细胞发育(Matsuzaki et al., 2010; Ou et al., 2016)。孟祥宗课题组在该论文中研究发现，RGF1的同源小肽分子RGF7在拟南芥叶片中受病原菌诱导表达，但RGF1及其他9个RGF家族成员则不受病原菌诱导表达。进一步研究发现，RGF7编码基因的表达受到转录因子WRKY33及其上游丝裂原活化蛋白激酶MPK3/MPK6和钙依赖蛋白激酶CPK5/CPK6的正向调控。在拟南芥转基因植物中诱导表达RGF7可诱导拟南芥产生多种免疫反应，并可大幅提高拟南芥对丁香假单胞菌的抗性。生化和遗传学分析表明RGF7小肽被在拟南芥叶片中表达的RGI家族类受体激酶RGI4和RGI5所识别，而SERK（Somatic Embryogenesis Receptor Kinase）家族类受体激酶BAK1和SERK4则作为共受体，与RGI4/RGI5互作并组成受体蛋白复合物，共同介导RGF7小肽的感应。RGI4和RGI5基因的同时缺失突变导致拟南芥对丁香假单胞菌抗性的显著减低；反之，过表达RGI4或RGI5基因则可显著提高拟南芥对丁香假单胞菌的抗性。这些结果表明，受病原菌诱导表达的RGF7小肽是一种新型的植物内源免疫诱导子，被RGI4/RGI5-BAK1/SERK4受体蛋白复合物识别，进而诱导拟南芥免疫应答并增强其对病原菌的抗性。同时，MPK3/MPK6/CPK5/CPK6-WRKY33信号传导模块则通过诱导RGF7编码基因的表达，形成一个放大植物免疫应答的正反馈通路（图1）。
图1.拟南芥RGF7小肽诱导和放大植物免疫应答的分子机制。
上海师范大学和上海大学联合培养硕士研究生王晓洋为该论文的第一作者，孟祥宗教授为通讯作者。兰州大学黎家教授为该研究提供了帮助。该研究得到了国家自然科学基金项目的资助。
参考文献
Wang X, Zhang N, Zhang L, He Y, Cai C, Zhou J, Li J, Meng X. 2021. Perception of the pathogen-induced peptide RGF7 by the receptor-like kinases RGI4 and RGI5 triggers innate immunity in Arabidopsis thaliana. New Phytol, https://doi.org/10.1111/nph.17197.
Matsuzaki Y, Ogawa-Ohnishi M, Mori A, Matsubayashi Y. 2010. Secretedpeptide signals required for maintenance of root stem cell niche inArabidopsis. Science 329(5995): 1065-1067.
Ou Y, Lu X, Zi Q, Xun Q, Zhang J, Wu Y, Shi H, Wei Z, Zhao B, Zhang X,He K, Gou X, Li C, Li J. 2016. RGF1 INSENSITIVE 1 to 5, a group of LRRreceptor-like kinases, are essential for the perception of root meristemgrowth factor 1 in Arabidopsis thaliana. Cell Res 26(6): 686-698.