New Phytologist [2025 IF8.1 ]中国农业大学研究团队揭示水稻抗病的新机制

近日，中国农业大学农林生物安全全国重点实验室赵文生组在《New Phytologist》杂志上在线发表了题为“The OsFBX388-OsFIP1-OsCatA module regulates ROS homeostasis and disease resistance in rice”的研究论文，该研究鉴定了一个DUF1644家族蛋白OsFIP1，并揭示了OsFBX388-OsFIP1-OsCatA模块调控活性氧稳态和水稻抗病性的分子机制。

植物受病原物侵袭或非生物胁迫时会产生活性氧（ROS）并激活一系列的防卫反应，但过量的ROS会对植物造成危害。作为ROS的重要成员，过量的过氧化氢（H?O?）会氧化细胞膜和蛋白质，损伤DNA，最终触发细胞程序性死亡。过氧化氢酶（Catalase, CAT）是重要的抗氧化酶，可将过氧化氢（H?O?）分解为水和氧气以维持植物细胞内的ROS稳态。水稻中有三个CAT基因（OsCatA、OsCatB、OsCatC），它们通过降低植物体内的H₂O₂积累响应病原物侵袭和非生物胁迫。DUF1644蛋白家族在植物中高度保守，参与耐盐、耐旱和产量调控，但其在植物防御和ROS稳态中的作用尚不清楚。

该研究发现含有DUF1644结构域的蛋白OsFIP1能够正向调控水稻免疫。OsFIP1的过表达增强了水稻对稻瘟病的抗性，伴随着防御相关基因的上调、几丁质诱导的ROS爆发和H?O?积累的增强。

已有研究表明，OsCatB通过与ROD1（Resistance of rice to diseases1）或SRL10（Semi-rolled leaf 10）互作增强H?O?清除能力，OsCatC与CIPK31（Calcineurin B-like protein-interacting protein kinase 31）互作调节抗性。

OsFIP1正调控水稻的抗病性

该研究发现，OsFIP1通过调节过氧化氢酶OsCatA进而调控H?O?稳态。OsFIP1与OsCatA互作并导致后者在细胞质中的积累量显著减少，进而降低OsCatA的四聚化和过氧化氢酶活性。进一步，敲除OsCatA增强了对稻瘟病的抗性。进一步研究发现，E3泛素连接酶OsFBX388与OsFIP1相互作用并使其泛素化降解。OsFBX388的敲除使OsFIP1过度积累和过氧化氢酶活性降低，从而导致ROS爆发和对稻瘟病抗性增强。综上所述，该研究结果证明OsFBX388-OsFIP1-OsCatA模块在调节ROS稳态和抗病性中的关键作用，为免疫机制提供了新的见解。

OsFBX388-OsFIP1-OsCatA模块调节ROS稳态和抗病性

中国农业大学植物保护学院赵文生教授为该论文的通讯作者，博士后邱天成和李奕昕硕士为该论文的共同第一作者。中国农业大学植物保护学院博士研究生程亚普、方柯兴、冯亚艳，硕士研究生白清圆、杨梦妮参与了该研究工作。中国农业大学植物保护学院的彭友良教授和Vijai Bhadauria教授为该研究做出了重要贡献。该研究得到了国家自然科学基金(U22A20463和31872926)、拼多多-中国农业大学研究基金（No. PC2023A01005）和中国农业大学2115人才培育发展支持计划的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1111/nph.70383

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