植物與病原微生物間存在信息的相互識別和相互干擾，并通過生物間信息流構成了復雜的相互關系，其中蘊藏著豐富的生物學問題。這是生物信息流先導專項的主要研究內容之一。植物對種間信息進行識別和解碼，使其在與病原微生物共同進化的過程中進化出與動物相似的先天免疫及防衛系統。在這個過程中，科學家們已經發現，絲裂原活化蛋白激酶MAPK級聯信號通路在調控植物抗性方面發揮重要作用，然而，植物如何調控MAPK信號通路還不清楚。
近日，“作物病蟲害的導向性防控－生物間信息流與行為操縱”先導專項在上述領域取得了重要研究進展。參與該專項的中國科學院遺傳與發育生物學研究所唐定中課題組利用擬南芥與白粉菌互作的研究體系，解析了植物調控MAPK信號通路的分子機理，為MKK4/MKK5參與植物抗病性提供了直接的遺傳證據，并揭示出植物通過EDR1負調控MAPK信號通路以精細調控植物抗病性的分子機制。該研究發現EDR1蛋白與MAPK激酶MKK4和MKK5直接互作，并負調控MKK4/MKK5、MPK3/MPK6的蛋白積累及MPK3/MPK6的磷酸化水平。EDR1功能缺失突變體的抗病性依賴于MPK3，MKK4和MKK5，而MKK4和MKK5功能缺失突變體對白粉菌感病，過量表達MKK4或MKK5表現與edr1類似的白粉病抗性和白粉菌誘導的細胞死亡。這項研究為闡明植物先天免疫的分子機制和分子調控網絡奠定了基礎，并為未來選擇新型農藥的作用靶標提供了科學依據。
該研究獲得中科院戰略性先導專項（B類）主要資助，研究結果近日已在國際遺傳學專業學術期刊PLoS Genetics上在線發表。
論文信息：Zhao CZ, Nie HZ, Shen QJ, Zhang SQ, Lukowitz W, Tang DZ. 2014. EDR1 physically interacts with MKK4/MKK5 and negatively regulates a MAP kinase cascade to modulate plant innate immunity. PLoS Genetics. DOI:10.1371/journal.pgen.1004389.
The mpk3-1 mutation suppressed the edr1 phenotype.
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