水稻赖氨酸丙二酰化修饰的全局图谱揭示虫害与病毒胁迫下的免疫调控新机制

《Journal of Integrative Plant Biology》：Global profiling of lysine-malonylated proteins in rice elucidates the immune-regulatory mechanisms of malonylation under herbivore or viral stresses

本研究通过亲和富集与蛋白质组学技术，系统解析了水稻叶鞘在虫害（褐飞虱/二化螟）和病毒（水稻条纹病毒/水稻黑条矮缩病毒）胁迫下的赖氨酸丙二酰化（Kmal）修饰动态。发现Kmal通过调控能量代谢、光合作用及染色质重塑参与抗逆响应，并鉴定出组蛋白去乙酰化酶OsHDA711等关键负调控因子。该成果为作物广谱抗性育种提供了新靶点。

　　

赖氨酸丙二酰化（K_mal）作为一种进化上保守的翻译后修饰，是细胞转录调控、代谢协调和酶活化过程中的关键调节因子。尽管水稻（Oryza sativa L.）种子中的K_mal位点已被定位，但其在生物胁迫响应中的动态调控机制尚不明确。本研究对水稻叶鞘中的赖氨酸丙二酰化蛋白质进行了全局图谱分析，并探究了其在虫害（褐飞虱Nilaparvata lugens/二化螟Chilo suppressalis）或病毒（水稻条纹病毒/水稻黑条矮缩病毒）胁迫下的变化。通过亲和富集和蛋白质组学技术，在野生型水稻叶鞘中鉴定到1,324个蛋白质上的3,113个K_mal位点，表明赖氨酸丙二酰化蛋白质参与多种生物过程。虫害侵染或病毒感染后K_mal水平显著上调，且虫害诱导的变化比病毒更显著，揭示了胁迫特异性的丙二酰化景观。K_mal优先靶向能量代谢（如糖酵解和三羧酸循环）和光合作用中的高表达蛋白质，呈现超丙二酰化与蛋白质丰度间的负相关关系。CUT&Tag分析显示K_mal通过占据防御相关基因启动子区域介导染色质重塑。此外，组蛋白去乙酰化酶OsHDA702-704和OsHDA711-713被功能验证为介导特定丙二酰化标记擦除的关键调控因子，其中OsHDA711敲除株系对虫害和病毒感染均表现出增强的抗性。本研究确立了K_mal在水稻生物免疫中的调控作用，为作物广谱抗性育种提供了新思路。