BSKs家族蛋白在油菜素内酯和天然免疫信号交叉互作中的作用机制研究

BR-signaling kinases (BSKs) play important roles in regulating brassinosteroids (BRs) signal transduction pathway. Recent studies showed that BSKs also regulated plant innate immunity responses, but the mechanisms were largely unknown. In this proposed study, by a combination of T-DNA insertion mutant screening and CRISPR/Cas9 technology, we plan to generate Arabidopsis mutant in which the expression of all 12 BSK family members are knocked out. We will compare the plant growth phenotype, the BRs and flg22 responses and the pathogen resistance of duodecuple mutant with wild type, and provide genetic and molecular evidence to demonstrate whether BSKs are absolutely required for mediating both BR and innate immunity signaling pathways. Additionally, we will use RNAseq to sort genes that no longer respond to BR and flg22 treatment in duodecuple mutant, and use mass spectrometry to identify BR and/or flg22 regulated post-translational modification sites on BSKs and potential BSKs interacting proteins. Taken together, our studies will shed lights into the moleculer mechanisms by which BSKs mediate the crosstalk of BR and plant innate immunity signaling to balance the plant growth and pathogen resistance responses.

BR signaling kinases (简称BSKs)是植物激素油菜素内酯(简称BR)信号传导通路中的重要成员，近年来研究发现BSKs还参与了植物的天然免疫反应调控，但其作用机理尚不清楚。本项目拟利用T-DNA突变体杂交和CRISPR/Cas9定点突变相结合的技术，获得敲除全部BSKs家族成员的十二重突变体。通过表型观察，以及外源BL和外源病原微生物及其替代物flg22的响应情况研究，并结合RNAseq的结果，寻找十二重突变体背景下不再受外源BR和flg22调节的基因。此外我们也将利用质谱技术鉴定受外源BR和/或flg22调节的BSKs的翻译后修饰位点及其相互作用蛋白。本研究将有助于回答BSKs是否是BR和/或植物天然免疫信号途径中不可缺失的组分这一重要科学问题，并为解析BSKs介导BR和植物天然免疫信号交叉互作的分子机理奠定基础。

胞内类受体激酶BR signaling kinases（简称BSKs）是植物激素油菜素内酯（简称BR）信号转导通路中的重要成员，但BSKs对BR信号转导的重要性还不清楚。此外，近年来研究发现BSKs还参与了植物的天然免疫反应调控，但其作用机理尚不清楚。本项目利用T-DNA突变体杂交的方法，获得bsk1/2/3/4/5/6/7/8/10/11/12的十一重缺失突变体（命名为bsk-undecuple，简称bsk-u），bsk-u表现出类似BRI1完全缺失突变体bri1-116极度矮化皱缩的表型，bsk-u中BR合成基因CPD、DWF4的转录水平以及BZR1/BES1的磷酸化水平不再受BR调节。免疫沉淀结合质谱方法发现BSK3在外源病原微生物替代物flg22处理下与FLS2结合，并且FLS2可以在第212位的丝氨酸上磷酸化BSK3。RNA-Seq方法分析发现bsk-u与野生型相比，与植物天然免疫相关的基因被显著富集，与BR相关的基因不再受BR调节。综上所述，BSKs是BR信号转导通路中不可或缺的关键组分，并且BSKs可以通过与不同的类受体激酶结合参与不同的信号通路。本项目的研究为解析BSKs介导BR和植物天然免疫信号交叉互作的分子机理奠定基础，有助于增加我们对植物平衡生长发育和天然免疫反应的调控网络的理解。