Plant Biotechnology Journal | 刘文德/陈小林团队构建水稻模式触发免疫的多层调控网络！

植物已经发展出精心设计的防御机制来防止病原体感染。在真菌和细菌病原体攻击时，植物利用位于质膜上的PRRs（模式识别受体）来识别病原体产生的病原体相关分子模式（PAMPs）。这种识别被转导到下游的信号组件，以触发一系列的分子和生理反应，统称为模式触发免疫（PTI）。这些反应包括激活细胞膜中的丝裂原激活蛋白激酶（MAPK）级联，以及上调细胞核中的防御相关基因的转录。为了克服PTI介导的防御，一些病原体可以向宿主细胞分泌一些效应蛋白。反过来，植物已经进化出另一层防御，被称为效应蛋白触发免疫（ETI），其中植物细胞的细胞质免疫受体识别病原体产生的效应蛋白。虽然PTI介导的反应已被广泛研究（Molecular Cell | 苏黎世大学Cyril Zipfel团队详解早期植物模式触发免疫信号的分子机制！），但通过多组学分析对PTI期间重新编程的细胞过程缺乏系统的了解。

2021年8月26日，国际权威学术期刊Plant Biotechnology Journal发表了中国农业科学院刘文德（Plant Biotechnology Journal | 刘文德/王国梁团队揭示水稻对病原菌的广谱抗性机制！）和华中农业大学陈小林团队的最新相关研究成果，题为Multilayer regulatory landscape during pattern-triggered immunity in rice的研究论文。

在这项研究中，研究人员利用了代谢组、转录组、蛋白质组、泛素组和乙酰化组的数据，以研究水稻（Oryzasativa）对两种PAMPs的反应，即真菌衍生的几丁质和细菌衍生的flg22。综合多组学分析发现了水稻对这些PAMPs的反应在多个调控层的趋同和分歧。水稻对几丁质和flg22的反应在转录组和蛋白质组水平上相似，但在代谢组水平上不同。研究人员发现这可能是由于翻译后的调控，包括泛素化和乙酰化，它们通过调节酶的活性来重塑基因的表达，并可能导致不同的代谢物谱。研究人员构建了代谢途径的调控图谱，包括与防御有关的苯丙素类和黄酮类生物合成以及亚油酸衍生物的代谢。本研究产生的多层次调控网络为深入剖析水稻和潜在的其他相关禾本科作物物种中的PTI奠定了基础。

图1. 几丁质和flg22引发的水稻免疫反应的综合多组学网络分析框架

图2. 水稻对几丁质和flg22在多层次调节中反应严重

图3. 深入的代谢组学分析确定了用几丁质或flg22处理的水稻的不同模式

图4. 几丁质或flg22处理后，水稻幼苗的转录组发生了很大的变化

图5. 全蛋白谱分析显示，PAMPs处理对水稻蛋白组有很大影响

图6. 转录组学和蛋白质组学的综合分析

图7. 蛋白质与泛素化或乙酰化之间的相关性

图8. 调控网络与代谢途径的高分辨率图谱

更多精彩内容，点击下方“往期回顾”

点个在看你最好看