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                研究成果

                Plant Communications — 朱勃/陈功友团队揭示水稻细菌性条斑病菌外膜囊泡sRNA抑制水稻气孔免疫的机制

                发布时间:2024-01-14 

                2024年1月12日,上海交通大学农业与生物学院朱勃长聘副教授和陈功友长聘教授联合团队在Plant Communications在线发表了题为“Suppression of host plant defense by bacterial small RNAs packaged in outer membrane vesicles”的研究论文。该论文揭示了条斑病菌外膜囊泡(OMVs)的内容物small RNA(sRNA)Xosr001抑制水稻气孔免疫从而增强其毒力的作用机制。

                在植物与病原菌之间复杂的“军备竞赛”中,病原菌通过分泌效应因子增强自身的毒力,除此之外,还可以通过分泌OMVs向宿主细胞运输和传递信号分子从而调节信号通路抑制宿主的先天免疫。OMVs是一种天然的纳米级颗粒,特异性地包裹核酸、蛋白质、脂质等分子,其中sRNAs作为重要的内容物能够特异且高效地参与细胞间的物质传递和信息交流,而在植物病原细菌OMVs中,sRNAs与宿主植物相互作用的机制仍不清楚。

                稻黄单胞菌稻致病变种(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola, Xoc)引起的水稻细菌性条斑病是农业生产中一种重要的全球性致灾病害,近年加重发生,严重威胁粮食安全。本研究通过超速离心与密度梯度离心纯化Xoc BLS256的OMVs,利用RNA-Seq对包裹在OMVs中的sRNAs进行了表征,发现sRNA Xosr001是OMVs中表达量最丰富的sRNA。通过透射电镜与RNA-FISH检测OMVs能够携带sRNA Xosr001进入水稻叶片内,并定位在叶片的机械组织部。为了探索Xosr001的作用机制,对分别接种WT与ΔXosr001菌株的水稻叶片进行RNA-Seq分析,结合生物信息学分析,双探针RNA-FISH与northern blot等实验揭示Xosr001能够抑制水稻OsJMT1的转录水平从而减少内源性MeJA的含量。

                为了进一步验证Xosr001与OsJMT1的相互作用关系,该研究构建了OsJMT1过表达转基因水稻株OsJMT1-HA-OE,接种WT后OsJMT1的表达水平明显减弱而接种ΔXosr001后OsJMT1的表达水平并没有显著变化。气孔导度等实验亦表明相比于WT,接种ΔXosr001后明显抑制了OsJMT1-HA-OE转基因水稻的气孔免疫。

                综上,该研究揭示了水稻细菌性条斑病菌OMVs携带 sRNA Xosr001抑制水稻气孔免疫从而增强其毒力的作用机制,这些发现为增强植物病原细菌sRNAs跨物种转运以调节宿主免疫反应的机制提供了新视野。

                上海交通大学博士后吴言为论文第一作者,朱勃长聘副教授与陈功友长聘教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、上海市自然科学基金及重庆市自然科学基金等项目的资助。

                原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590346224000373

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