PNAS：植物免疫信号通路中从受体蛋白到免疫开关分子的转导机制

Yoji Kawano博士于2010年发表于Cell Host and Microbe杂志的论文中报道了水稻小G蛋白OsRac1作为一种分子开关蛋白，在最新研究中，Kawano博士揭示了水稻抗性蛋白Pit通过直接调控其下游鸟苷酸交换因子（GEF）OsSPK1从而进一步激活下游小G蛋白OsRac1，实现对水稻免疫系统正调控的机理。

　　

随着全球人口大爆发，许多发展中国家甚至是发达国家正面临着严重的粮食危机。其中水稻作为全球近三分之一人口的主食，正面临着严重的病虫害威胁。而导致水稻严重减产的病害包括稻瘟病、纹枯病、稻曲病、白叶枯病等。因此，通过提高水稻的抗病性来降低病害导致的水稻减产是研究之重。

抗性(R)蛋白作为重要的免疫受体(感受器)，一般具有包含核苷酸结合域和富含亮氨酸重复序列(NLR)的特征结构，其在动植物中均可诱导产生强烈的免疫反应。尽管自第一个R基因被报道以来已有近三分之一个世纪，但R蛋白激活免疫反应的分子机制在很大程度上仍是未知的，而很大一部分原因是R蛋白的直接下游信号分子仍未被发现。

Yoji Kawano博士于2010年发表于Cell Host and Microbe杂志的论文中报道了水稻小G蛋白OsRac1作为一种分子开关蛋白，在R蛋白Pit的下游发挥功能，并在抵御阶段诱发植物的典型免疫反应，如活性氧(ROS)的爆发和局部细胞的死亡等。

在最新研究中，Kawano博士发表题为“Resistance protein Pit interacts with the GEF OsSPK1 to activate OsRac1 and trigger rice immunity”的文章，揭示了水稻抗性蛋白Pit通过直接调控其下游鸟苷酸交换因子（GEF）OsSPK1从而进一步激活下游小G蛋白OsRac1，实现对水稻免疫系统正调控的机理。

这一研究成果公布在11月17日的PNAS杂志上。

最新报道了一种水稻鸟苷酸交换因子（GEF）蛋白OsSPK1，是受抗性蛋白Pit直接调控的下游靶分子。同时OsSPK1 作为一种GEF蛋白可以促进小G蛋白的GDP/GTP 交换从而激活OsRac1，进一步激活水稻免疫反应，实现对稻瘟病菌的抵抗。用稻瘟病菌处理OsSPK1 knockdown 植株，水稻表现出明显的感病症状（图1），表明OsSPK1 正调控Pit介导的水稻免疫反应。此外，该研究组研究发现OsSPK1 正调控另一个水稻R蛋白RGA4介导的免疫反应（图2）。

综上，该论文推断“R蛋白-OsSPK1-OsRac1”组成的分子模块可能在植物抗性蛋白所介导的免疫反应中以相似的机制发挥免疫功能。该研究首次解释了R蛋白如何通过其直接下游靶分子触发ROS的爆发和局部细胞死亡等免疫反应。本研究为更加完善地了解植物免疫的分子机制提供了新的证据。

本论文第一作者为植物逆境中心博士研究生王琼和李玉营，通讯作者为Yoji Kawano博士。该研究受到了中国科学院、国家自然科学基金、中国科学院“****”、中科院先导项目B、JSPS KAKENHI、the Takeda Science Foundation 的资助。

原文标题：

Resistance protein Pit interacts with the GEF OsSPK1 to activate OsRac1 and trigger rice immunity

https://doi.org/10.1073/pnas.1813058115