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OsSnRK1a赋予了水稻广谱抗病能力

作者:Osvaldo Filipe,David De Vleesschauwer,Ashley Haeck来源:Nature

稻米是一种世界上一半以上的人口的主食,提供约20%人的直接热量摄入。

许多亚洲国家每年人均消费超过100公斤,是地球上最重要的粮食之一。

然而,随着世界人口的迅速增长,未来需要增加的产量中,大约有一半来自优化品种,其余的则来自更好的种植技术,因为种植水稻的土地面积不能再扩大。

抗逆性,更好的养分吸收和优化的粮食质量也很重要。由细菌、病毒或真菌引起的疾病大大降低了水稻产量。

其中最为严重和普遍的栽培稻病害,稻瘟病和水稻白叶枯病。

种植抗病品种是最简单、也是最有成本效益的疾病管理方法。

虽然通过引入抗性基因(R基因)来增加寄主植物抗性是一种生态无害的方式,但种族特异性和抗突变的潜在风险限制了它们的实用性。

近年来,植物病原相互作用的大量研究为植物对潜在病原菌的反应提供了机制性的认识,并发现了一些信号分子,包括糖、激素、蛋白激酶和转录因子,它们介导了将病原体感知转化为防御反应。

不同的信号通路之间的串扰表明生长和防御之间的对抗,涉及从生长到防御的资源再分配,这对植物的生存至关重要。

因此,了解调节这种先天平衡的机制对于防止产量损失和控制植物病害至关重要。

在真核生物中,“燃料标尺”,如酵母中的SNF1(蔗糖非发酵-1),在哺乳动物中的AMP激活的蛋白激酶(AMPK),是能量代谢的控制中心。

蔗糖非发酵相关蛋白激酶(SnRK1)属于一个进化上保守的蛋白激酶的家族,存在于所有的真核生物中,有同源基因,从酵母(SNF1)到哺乳动物(AMP激活的蛋白激酶)。

这些激酶感知营养缺陷或压力引起的能量不足,协调所需的适应,以维持能量平衡和生存。

在植物中,SnRK1是植物代谢的总监管者,也参与非生物胁迫的反应。

然而,它在应对生物压力方面的作用刚刚开始显露出来。

在这里,我们研究了改变SnRK1A表达对水稻生长和植物防御的影响。

OsSnRK1a过度表达干扰了正常的生长发育,增加对活体营养(半活体营养)和死体营养病原体的抵抗能力,而当RNAi株系中的OsSnRK1a沉默的时候,易感性增加。

OsSnRK1a过度表达正面影响水杨酸途径,在与稻瘟病菌接种后,促进了茉莉酸介导的防御反应。

在水稻中, OsSnRK1a过度表达导致减少地上部和根系的生长,延迟开花和衰老。

我们的研究结果显示,SnRK1对衰老有影响。

这些结果表明,OsSnRK1a参与了植物免疫,并形成一个有利的模型,OsSnRK1a作为主开关,调节免疫平衡增长。

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参考文献

The energy sensor OsSnRK1a confers broad-spectrum disease resistance in rice

Osvaldo Filipe,David De Vleesschauwer,Ashley Haeck,Kristof Demeestere&Monica Höfte


文章分类: 科技最前线
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