大豆疫霉效应分子PSR1抑制宿主基因沉默的分子机理研究

Phytophthora root and stem rot (PRSR)，caused by oomycete pathogen Phytophthora sojae (P.Sojae), is one of the most destructive diseases to world soybean production, and causes millions of dollars of losses annually. RNA silencing is a novel mechanism of gene regulation with important anti-Phytophthora roles in plants. But the interactions between host silencing machinery and Phytophthora effectors remain poorly understood. Our previous results showed that PSR1 directly binds NOT2a/b by immunoprecipitation (IP) and yeast two hybrid (Y2H). In this proposal, our research focus the interactions between GmNOT2s and PSR1, and we will determine the role of small RNAs in regulating soybean defense in response to infection by P. sojae; then examine the roles of GmNOT2 in regulating the biogenesis of endogenous small RNA and development of soybean; and propose the mode of coordination among GmNOT2s in PRSR resistance; explore the molecular mechanism of sRNA mediated resistance to PRSR, our objective is to fully understand the pathogenic mechanism of oomycete pathogens effectors. Success of this project will pave the way for developing new strategy for PRSR disease control, and accelerate the development of P. sojae - resistance new soybean cultivars.

大豆疫霉引起的大豆根茎腐病是威胁全世界大豆生产的毁灭性病害之一，每年导致全球十几亿美元的直接经济损失。近来研究发现，RNA沉默也是大豆抗疫霉根腐病的重要防御途径，但是大豆疫霉抑制寄主基因沉默的分子互作机理尚不清楚。在前期工作中，我们利用免疫沉淀和酵母双杂交技术发现大豆疫霉RNA沉默抑制子PSR1与小RNA生成途径关键因子NOT2a/b蛋白互作。本项目计划以大豆GmNOT2基因作为研究对象，通过GmNOT2s与PSR1互作机理研究，明确大豆疫霉对内源小RNA生成的影响；阐述GmNOT2s在小RNA生成途径作用和大豆根腐病抗性中的协同作用模式；解析小RNA介导的抗大豆疫霉根腐病的作用机制，为全面系统探索大豆疫霉致病机理和根腐病的综合防控及抗病品种的培育提供理论依据和技术支撑。

疫霉菌引起的大豆疫病是世界范围内大豆生产上的一种毁灭性病害。研究表明疫病菌通过分泌大量RxLR基序的效应子来操纵宿主先天免疫，从而促进病原体侵染。WY结构域的单个和串联重复是疫病菌RxLR超家族中保守的重要的C末端基序。然而，效应子中各个WY结构域的功能仍然知之甚少。大豆疫霉菌效应子PSR1通过抑制植物宿主中的小RNA生物生成来促进感染。但是PSR1的具体致病机制还不清楚。本项目通过系列定点突变方法在RxLR基序的PSR1效应子中鉴定了一个单一的WY结构域。该结构域是疫霉菌和病毒在本氏烟草，拟南芥和大豆中RNA沉默抑制和感染所必需的。WY结构域中保守残基的突变不影响PSR1的亚细胞定位和转录水平的表达，但是消除了其对植物发育和对病毒和疫霉病原体的抗性的影响。这至少部分是由于植物中PSR1突变体的蛋白质稳定性降低。PSR1效应子中WY结构域的鉴定允许预测PSR1类效应子家族也具有RNA沉默抑制活性。该家族的其中两个成员中的保守残基的突变，来自寄生疫霉的PpPSR1L和来自辣椒疫霉的PcPSR1L扰乱了它们的生物学功能，表明WY结构域在疫霉菌PSR1和PSR1样效应子中是关键的和保守的。因此。本项目进一步解析了疫霉菌RxLR类的PSR1效应子抑制植物RNA沉默和免疫反应的分子机制，其结果可为拓宽卵菌致病机制研究的认识，为农作物生物防控提供理论依据。