水稻条斑病菌非转录激活子样效应蛋白Xop101抑制植物免疫的机理研究

Bacterial leaf streak, caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzicola (Xoc), is one of the most important bacterial diseases of rice. Xoc secreted transcription activator-like (TAL) and non-TAL effectors are crucial virulence factors and define the outcome of the disease. TAL effectors have been extensively studied. However, the functions of individual non–TAL effectors are largely unknown. Our preliminary works indicated that a novel Xoc non-TAL effector Xop101 suppressed plant resistance when ectopically expressed in rice plants. We also found that Xop101 and rice E3 ligase OsXB101 interacted both in yeast and in rice cells. In current project, we aim to dissect the molecular basis of Xop101 and OsXB101 interaction and study the potential biochemical property of Xop101. We will also study the effect of Xop101 on OsXB101 function and investigate the resistance of the OsXB101 loss-of-function mutant. This study will also investigate the molecular regulation mechanism of OsXB101 in plant immunity and unravel the biological significance of the interaction between Xop101 and its target protein, which will provide novel views to understand the molecular mechanism of Xoc pathogenesis and rice resistance.

水稻条斑病菌侵染造成的细菌性条斑病是水稻最主要的细菌性病害之一。水稻条斑病菌分泌到植物细胞内的转录激活子样（transcription activator-like, TAL）和非转录激活子样（non-TAL）效应蛋白对病原菌的致病性至关重要，但目前对单个non-TAL效应蛋白毒性功能的了解十分匮乏。前期研究发现，功能未知的条斑病菌non-TAL效应蛋白Xop101在水稻中的异源表达能抑制植物抗病性，并且能与水稻的E3泛素连接酶OsXB101互作。本项目将解析Xop101与OsXB101互作的分子基础，用生化手段阐明Xop101可能的生化功能及其对OsXB101功能的影响，鉴定OsXB101缺失突变体的抗病性，明确OsXB101调控植物免疫的分子机制，揭示Xop101与靶标蛋白互作的生物学意义。研究结果将能为深入理解水稻条斑病菌致病机理以及水稻抗病机理提供新的思路。

一、项目研究背景.水稻细菌性条斑病菌侵染引起的细菌性条斑病是水稻最重要的细菌性病害之一，对水稻产量造成严重威胁。水稻细菌性条斑病菌分泌到水稻细胞内的转录激活子样（transcription activator-like, TAL）和非转录激活子样（non-TAL）效应蛋白对病原细菌的致病性至关重要，但目前对单个non-TAL效应蛋白毒性功能的了解仍十分匮乏。实验室前期研究发现，功能未知的细菌性条斑病菌non-TAL效应蛋白Xop101在水稻中异源表达能显著抑制水稻对细菌性条斑病菌的抗性，并且Xop101能与水稻体内的E3泛素连接酶OsXB101相互作用。本项目旨在揭示Xop101抑制水稻免疫的机理，为水稻分子设计育种提供依据。.二、主要研究内容.1. Xop101对水稻先天免疫反应和水稻细菌性条斑病、白叶枯病抗性的影响。.2. Xop101与XB101中互作关键区域的确定。.3. Xop101对XB101蛋白稳定性的影响。.4. xb101突变体的免疫反应和对白叶枯病抗性的影响。.5. Xop101对XB101的E3泛素连接酶活性的影响。.6. XB101在水稻体内其他互作靶标的筛选。.三、重要结果和关键数据.1. Xop101显著抑制水稻对细菌性条斑病和水稻白叶枯病的抗性。.2. Xop101显著抑制水稻受MAMP诱导后免疫相关基因的表达。.3. XB101的RING finger区域对于其与Xop101的互作至关重要。.4. Xop101显著促进XB101在植物体内的降解。.5. xb101突变体受MAMP诱导后MAPK的磷酸化激活和活性氧爆发显著减弱。.6. 通过酵母双杂交、免疫共沉淀等手段鉴定到多个与XB101互作的水稻抗病相关蛋白。.四、科学意义.水稻E3泛素连接酶XB101正调控水稻抗病性，我们的研究结果表明，水稻细菌性条斑病菌的non-TAL效应蛋白Xop101通过促进XB101的降解来抑制水稻抗病性，进而有利于病原菌的生长和繁殖，这为深刻理解水稻细菌性条斑病菌的致病机理提供了新的证据。筛选鉴定到的XB101互作靶标为深入揭示水稻抗病机理和提高水稻抗病性提供重要的候选基因资源。