PUB25和PUB26参与调控拟南芥对大丽花轮枝孢免疫反应机制的研究

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植物在生长过程中通过激活自身的免疫反应来抵抗病原菌的侵染,由于不具有动物那样可移动的免疫细胞,植物进化出了自身独特的免疫机制,包括由病原相关分子模式引起的免疫反应(PAMPs-triggered immunity,PTI),和由病原菌效应因子引起的免疫反应(effector-triggered immunity,ETI)。植物通过这两种免疫反应信号转导途径引起相关基因转录水平的变化,进一步诱发多种抗病反应如气孔关闭、肼胝质积累、活性氧爆发以及抗病次生代谢产物的合成等,抵御病原菌的侵染。植物的黄萎病由丝状真菌大丽花轮枝孢(俗称黄萎菌)引起。然而病原菌的致病机理以及植物的应对机制目前还不是很清楚。本实验室前期证实VdAL(Verticillium dahlia allergen Asp-f2 like protein)属于黄萎菌的外泌蛋白,具有锌离子结合功能,推测其可能作为效应因子进入寄主细胞并结合锌离子,在模式植物拟南芥中过表达VdAL可以诱导植物提高对黄萎菌的抗性。本研究通过IP-MS筛选VdAL在拟南芥中的互作蛋白,发现U-box型E3泛素连接酶PUB25和PUB26与该蛋白直接互作,并通过酵母双杂交实验,萤火虫荧光素酶互补实验(LCI)和原生质体免疫共沉淀(Co-IP)等实验方法进行了验证。随后以PUB25和PUB26为核心,研究了它们参与调控拟南芥对黄萎菌的免疫机制。本研究表明,VdAL属于Aspf2类似蛋白并且不具备蛋白酶活性。体外泛素化实验中VdAL能够被PUB25和PUB26泛素化,MG132处理过表达VdAL转基因植株可以积累VdAL蛋白,说明VdAL可能是PUB25和PUB26的作用底物。过表达VdAL转基因植株、pub25突变体、pub26突变体以及pub25 pub26双突变体均表现为抗黄萎病表型,推测PUB25和PUB26参与调控拟南芥的免疫反应。通过转录组分析发现,pub25pub26和VdAL-OE均同时上调737个基因,其中富集在防卫反应和抗病相关次生代谢产物两方面相关基因的表达,同时也下调多个生长发育相关基因的表达,由此推测PUB25和PUB26可能通过泛素化VdAL调控拟南芥对黄萎菌的免疫机制。为深入研究pub25 pub26双突变体对黄萎菌的抗性机制,我们筛选酵母双杂交文库获得了PUB26可能的互作蛋白MYB6转录因子。利用LCI以及Co-IP实验证实MYB6与PUB25/26在植物体内存在互作关系,MYB6蛋白可以被PUB25和PUB26泛素化,在体内通过26S蛋白酶体降解,说明MYB6可能是PUB25和PUB26的作用底物。myb6突变体具有更容易感黄萎病表型,说明MYB6可能是一个正调控因子。这些结果暗示,PUB25和PUB26可能通过泛素化MYB6调控拟南芥对黄萎菌的免疫反应。根据以上研究结果,我们推测泛素化连接酶PUB25和PUB26一方面通过泛素化降解系统降解大丽花轮枝孢的效应因子VdAL调控植物的免疫反应,另一方面通过调控转录因子MYB6参与拟南芥对大丽花轮枝孢的防卫反应。虽然目前还没有确凿证据将这两方面联系起来,但上述研究结果为今后解析植物与黄萎菌的竞争关系提供了重要的线索,也为提高植物抗黄萎病拓展了新的思路。
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