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近日，上海交通大学余刚课题组与福建农林大学肖嘉靖博士合作在Plant Biotechnology Journal 杂志上在线发表了题为“Expression of a bacterial salicylate hydroxylase gene NahG impedes the expression of PAMP-triggered immunity-related genes in plants”的研究论文。该研究揭示了在植物中导入细菌来源的水杨酸羟化酶基因NahG显著抑制植物的PTI抗病性反应，为作物抗病性调控提供了新视角。
水杨酸（SA）是植物抗病的重要激素和信号分子，其合成依赖苯丙氨酸解氨酶（PAL）和异分支酸合成酶（ICS）两条途径，在拟南芥中以ICS途径为主。当有些植物免疫信号组分被干扰或破坏时，植物免疫反应可能会上调，造成“autoimmunity，自身免疫”，且通常伴随着SA的大量积累。通常情况下，为了探究SA对自身免疫的贡献，及解析拟南芥和作物中不依赖于SA的表型，研究过程中经常利用异源表达水杨酸羟化酶基因NahG（来源于假单胞杆菌）或与sid2 (SA INDUCTION- DEFICIENT2)突变体杂交(突变异分支酸合成酶1基因，ICS1）等方法，以尽可能清除SA的干扰。但NahG对植物免疫系统的分子层面影响，尚不清晰。
有意思的是，正常种植情况下，sid2突变体中只有443个差异基因，而NahG转基因拟南芥中约4000个基因表达发生显著变化（图 1a-b）。sid2突变体中60%的下调免疫相关基因（包括大多数RLK/RLP）在NahG转基因拟南芥中也下调（图 1b），表明基础水平的SA对维持免疫基因表达至关重要。
PAMP处理实验显示，NahG转基因拟南芥对flg22（细菌鞭毛蛋白）和nlp20（真菌肽）触发的活性氧（ROS）爆发（图 1c-d）、MAPK信号激活（图 1f）及抗菌能力显著减弱（图 1j-o），但对几丁质（chitin）的响应异常增强（图 1e-f）。进一步分析发现，NahG转基因拟南芥中关键免疫受体（如FLS2、RLP23）及共受体SOBIR1的表达量显著降低，影响PTI通路。病原菌Pseudomonas syringae接种实验表明，NahG转基因拟南芥比sid2突变体更敏感（图 1j-o）。
图1降低基础SA水平减弱植物的PTI和ETI反应
上海交通大学农业与生物学院博士后王远和博士生欧阳有为为本文共同第一作者，上海交通大学农业与生物学院余刚副教授和福建农林大学海峡联合研究院肖嘉靖副教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和博士后面上项目等资助。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70108
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