【文献解读】Molecular Cell | PigmR与RRM转录因子PIBP1调控水稻广谱抗稻瘟病新机制

    2019年4月8日，何祖华团队在Molecular Cell 期刊上发表题为RRM Transcription Factors Interact with NLRs and Regulate Broad-Spectrum Blast Resistance in Rice的文章（论文链接：https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(19)30187-X），揭示PigmR抗病基因与RRM (RNA-recognition motif) 转录因子PIBP1调控水稻广谱抗稻瘟病的机制。

    研究背景：稻瘟病稻瘟病(真菌病害，Magnaporthe oryzae)对水稻生产威胁极大,可引起大幅度减产。Nucleotide-bindingsite leucine-rich repeat (NLR)receptors可以感知病原体效应子，触发植物免疫反应。2017年，何祖华团队成功克隆了持久广谱抗稻瘟病基因Pigm，并揭示了水稻广谱抗病与产量平衡的表观调控新机制。然而由PigmR 介导的广谱抗性相关机理尚不明确。

Deng Y , Zhai K , Xie Z , et al. Epigenetic regulation ofantagonistic receptors confers rice blast resistance with yield balance[J]. Science.187-X

    结果：首先通过酵母筛库筛选出与PigmR的互作蛋白--具有RRM(RNA-recognition motif) 结构域的转录因子命名为 PIBP1(PigmR-Interacting and Blast Resistance Protein, PIBP)。通过酵母双杂、split luciferase complementation assay 、BiFC、CoIP及pull down实验，证明PIBP1能与PigmR及广谱抗病R基因Pizt和Pi9特异性互作，但与小种专化抗性R基因Pish和Pid3不互作。为验证PIBP1是否与抗病相关，何祖华团队创制了PIBP1转基因株系（过表达、RNAi及CRISPR），接种稻瘟病菌的表型结果表明，PIBP1正调控PigmR和Pizt的抗病性，但对Pish的抗病功能没有贡献。借助水稻原生质体及转基因株系对PIBP1的亚细胞定位研究发现，PigmR和其他广谱抗病NLRs(Pizt和Pi9)可以明显促进PIBP1在细胞核中的累积，而且细胞核定位的PIBP1赋予水稻抗病性。同时，PigmR促进PIBP1细胞核蛋白累积的过程可以被其拮抗性受体PigmS所抑制，这暗示了PigmS降低抗病性的可能机制。体外核酸结合实验表明PIBP1不但具有经典的RNA结合活性而且具有DNA结合活性。通过ChIP-Seq及EMSA，发现PIBP1可以结合富含碱基AT的DNA保守基序并且不依赖于RRM。同时，酵母单杂交实验验证了PIBP1具有依赖于RRM的转录激活活性和大部分转录因子的同源多聚化形式。这些结果暗示细胞核定位的PIBP1可能是一类新的转录因子。通过ChIP-Seq和RNA-Seq的关联分析，研究人员找到了一个PIBP1调控的下游抗病基因OsWAK14。EMSA和ChIP-qPCR表明PIBP1可以与OsWAK14启动子结合；Dual-Luc证实了细胞核定位的PIBP1可以显著性激活OsWAK14的表达；转基因敲除OsWAK14显著降低PigmR的抗病性。通过类似的方法，研究人员还鉴定到PIBP1的另一个调控靶标OsPAL1。这表明PigmR通过促进PIBP1的细胞核累积进而调控OsWAK14和OsPAL1的表达从而影响水稻对稻瘟病的抗性。同时，何祖华团队发现与PIBP1同源的Os06g02240具有相似的功能：细胞核定位、富含AT基序的DNA结合活性、转录激活活性、同源多聚化的形式，同时还可以结合并激活OsWAK14和OsPAL1。并且其与PIBP1相同，Os06g02240与PigmR、Pizt和Pi9存在特异性互作，和Pish、Pid3不互作。PIBP1和Os06g02240双突变的材料比单基因的突变感病性更强，这暗示PIBP1和Os06g02240作为同种类型的转录因子参与调控广谱抗病R基因的免疫过程，并具有功能冗余。

    

文章Model

总结：转录因子PIBP1及其同源基因Os06g02240通过与广谱抗病R基因直接互作，促进自身在细胞核中累积，从而激活下游免疫基因OsWAK14和OsPAL1 的表达。

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