PBJ | 我室储昭辉教授团队报道SWEET蛋白调控水稻免疫的新途径

近日，武汉大学储昭辉教授团队在Plant Biotechnology Journal上在线发表了题为“The clade III subfamily of OsSWEETs directly suppresses rice immunity by interacting with OsHMGB1and OsHsp20L”的研究论文。

近日，武汉大学储昭辉教授团队在Plant Biotechnology Journal上在线发表了题为“The clade III subfamily of OsSWEETs directly suppresses rice immunity by interacting with OsHMGB1and OsHsp20L”的研究论文。

储昭辉教授在华中农业大学已故王石平教授团队攻读博士期间，率先克隆了水稻隐性白叶枯病xa13（Chu et al., 2006)，发现其启动子区的四类变异丧失了响应病原菌的诱导表达能力。随后，该蛋白被鉴定为参与铜离子的吸收（Yuan et al., 2010）和糖的外泌（Chen et al., 2010）。尤其是糖的外泌功能在生化水平上的验证及其在直系、旁系同源基因水平上的功能保守，该类蛋白被命名为SWEET（sugars that will eventually be exported as transporter）蛋白，并被发现广泛参与植物的发育、非生物逆境胁迫和病虫害的抗性。非常有趣的是，水稻第三亚家族SWEET蛋白是TAL效应分子重要的靶标之一，如OsSWEET11a/Xa13、OsSWEET13/Xa25、OsSWEET14/Xa41，其显性基因能被不同菌株分别携带的TAL效应分子，如PthXo1、PthXo2、PthXo3/TalC/AvrXa7等特异性的靶向激活上调表达。启动子区EBE元件的的变异，逃逸效应蛋白的靶定则表现出隐性抗白叶枯病的特征。第三亚家族SWEET蛋白也被发现具有转运赤霉素的功能（Kanno et al., 2016)，但其是否存在新的直接调控水稻免疫的途径尚不清楚。

本研究目标导向揭示第三亚家族SWEET蛋白的新功能，首先通过序列比较分析，发现OsSWEET11a /Xa13和玉米同源物ZmXa13相似度高的区域位于跨膜区（1-220 Aa），而预测位于胞质的羧基端（221-307 Aa）相似度较低。在同一OsSWEET11a /Xa13启动子的驱动下，分别在IRBB13 (xa13/xa13)中表达OsSWEET11a /Xa13胞质段截短、与ZmXa13结构域互换的重组子，接种白叶枯病菌PXO99检测抗病性变化。结果发现OsSWEET11a /Xa13的胞质羧基端是回复对PXO99敏感所必需的，且可以与低同源的ZmXa13的羧基端替换。进而，利用OsSWEET11a /Xa13羧基端（221-307 Aa）为诱饵蛋白，筛选并验证了其与高迁移率组B1(OsHMGB1)蛋白和小热休克样蛋白OsHsp20L间的相互作用。也同时从遗传层面鉴定了OsHMGB1和OsHsp20L均负调控水稻对白叶枯病的抗性。随着发现OsHMGB1或OsHsp20L被抑制的植株对PXO86，PXO61和YN24的抗性增强、抗谱拓宽，研究进而揭示了OsHsp20L可以与SWEET蛋白第三亚家族的所有6个成员相互作用，而OsHMGB1可以与除OsSWEET12之外的其他5个成员相互作用。综合上述结果，提出了SWEET蛋白第三亚家族通过与OsHMGB1和OsHsp20L互作抑制水稻免疫的工作模型，丰富了SWEET蛋白参与调控植物免疫的新功能。

武汉大学生命科学学院储昭辉教授为该论文通讯作者，武汉大学博士生王鑫，聊城大学生科院巨延虎博士，扬州大学植保学院吴涛博士，山东农业大学植保学院孔令广副教授为论文共同第一作者。华中农业大学袁猛教授、山东农业大学刘海峰副教授、武汉大学陈香嵩研究员参与了部分工作。该研究得到了国家科技创新2030-重大专项、国家自然科学基金、湖北省重点研发计划、湖北省科技创新团队和山东省现代产业技术体系等项目的资助。