F-box蛋白D3介导的独脚金内酯/卡里金信号通路增强水稻系统获得性抗性的机制研究

为解决水稻病害防控中系统获得性抗性(SAR)诱导效率低下的问题，日本福井县立大学等机构研究人员通过合成独脚金内酯(SL)类似物rac-4BD，揭示了D3介导的SL/卡里金信号通路通过免疫启动(priming)机制增强SAR诱导的新机制，为开发新型植物免疫增强剂提供了理论依据。

　　

全球水稻生产每年因病害损失高达40%，其中稻瘟病(Pyricularia oryzae)是最具破坏性的病害之一。虽然系统获得性抗性(SAR)诱导剂如BIT能激活水杨酸(SA)信号通路增强抗性，但其效果易受环境因素影响。近年来研究发现，独脚金内酯(strigolactones, SLs)及其结构类似物卡里金(karrikin)可能参与植物免疫调控，但具体机制尚不明确。日本福井县立大学等机构的研究团队在《Scientific Reports》发表论文，首次阐明SL类似物rac-4BD通过F-box蛋白D3介导的双重信号通路增强SAR的分子机制。

研究采用酵母三杂交(Y3H)验证受体互作、RT-qPCR检测防御基因表达、稻瘟病菌接种实验等关键技术。通过构建D14/D14L-D3-OSK1互作体系，使用水稻品种"日本晴"和"盐狩"及其d3突变体，分析化合物处理后的基因表达和抗病性变化。

Promotion of interaction between D14 or D14L and D3 by rac-4BD
酵母三杂交实验证明，rac-4BD与经典SL类似物rac-GR24类似，能显著促进SL受体D14和卡里金受体D14L与F-box蛋白D3的相互作用，且该作用依赖支架蛋白OSK1。这一结果首次证实rac-4BD具有双重受体激活特性。

rac-4BD has no effect on the growth of rice blast fungus
纸片扩散实验显示，1 mg/mL浓度的rac-4BD对稻瘟病菌生长无直接抑制作用，排除了其抗菌作用对后续实验的干扰。

Promotion of SAR response in rice by rac-4BD
在BIT诱导的SAR体系中，30 μM rac-4BD预处理使SAR标记基因OsWRKY45的表达提升151%，并使0.1 mg/盆BIT处理的病斑数显著减少。值得注意的是，rac-4BD单独处理不激活防御反应，表明其通过"免疫启动"而非直接激活机制增强SAR。

Defects of D3-mediated signaling do not affect SAR induction
d3突变体实验揭示：虽然D3信号缺失使基础抗性降低43%，但BIT仍能诱导65%的抗性提升，证实SL/卡里金信号非SAR必需通路。野生型中BIT诱导的OsWRKY45表达比d3高75%，说明D3通过增强SA信号敏感性发挥"放大器"作用。

该研究创新性地提出"D3介导的信号启动模型"：rac-4BD通过激活D14/D14L-D3-OSK1复合体，使水稻处于"免疫预备状态"，当SAR诱导剂BIT触发SA信号时产生放大效应。这一发现为开发新型植物免疫增强剂提供了方向——相较于昂贵的rac-GR24，合成简便的rac-4BD更具应用潜力。研究还解释了既往关于SL信号在抗病中矛盾作用的争议：SL不直接调控抗性，而是通过改变SA/JA信号平衡影响防御输出。未来研究可聚焦光学异构体特异性、不同病原类型响应差异等方向，为作物病害绿色防控提供新策略。