我室单卫星教授课题组揭示植物免疫调控新机制

卵菌(Oomycetes)是一类包括疫霉属在内的真核微生物，在进化上与藻类接近，与真菌分属不同的生物界。疫霉属中的许多成员都是重要的植物病原菌，可侵染包括马铃薯、大豆、烟草等重要粮食作物与经济作物，引起作物毁灭性的病害。近年来，课题组利用本氏烟-疫霉菌亲和互作体系，研究植物对疫霉菌感病的分子机制，探索新的抗病育种策略。

线粒体和叶绿体是植物中能量转化的重要场所，在植物与病原互作中起重要作用。胞嘧啶(C)到尿嘧啶(U)的RNA编辑(C to U RNA editing)是特异存在于开花植物线粒体和叶绿体中的一种转录后修饰现象，目前主要认为RNA编辑是植物线粒体和叶绿体中的一种用以修复其自身基因组T到C单碱基突变的修复机制。MORF家族是目前鉴定到的参与C到U的RNA编辑过程的重要蛋白家族之一，由细胞核编码并转运至线粒体和叶绿体，作为RNA编辑复合体形成的重要因子发挥RNA编辑功能。目前对于RNA编辑现象以及MORF家族成员是否参与调控植物响应生物胁迫及相关机制的认识十分有限。

近日，Plant Physiology在线发表了我室单卫星课题组题为“Cytidine-to-Uridine RNA editing factor NbMORF8 negatively regulates plant immunity toPhytophthora pathogens”的研究论文。论文发现线粒体和叶绿体C到U的RNA编辑因子MORF (Multiple organellar RNAediting factor)家族的多个成员参与调控植物对疫霉菌的免疫反应，并进一步解析了其中一个线粒体和叶绿体双重定位的MORF成员NbMORF8参与调控植物免疫的分子机制。

本研究通过序列比对及系统进化分析，在本氏烟中鉴定到8个NbMORF蛋白基因，通过病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术、根癌农杆菌介导瞬时表达技术及疫霉菌接菌分析等方法研究其免疫功能。结果显示多个MORF家族成员均参与调控植物免疫；通过构建特异定位于不同细胞器的NbMORF突变体以及亚细胞定位分析发现，主要定位于线粒体的MORF家族成员为免疫负调控因子，而叶绿体定位的MORF家族成员为免疫正调控因子；通过对基因沉默植株的分析，进一步发现NbMORF8基因的沉默，特异的抑制ETI反应。

进一步的分析发现NbMORF8沉默植株对多种疫霉菌表现抗性；利用实时荧光定量PCR技术检测水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)免疫通路多个报告基因的表达情况，发现NbMORF8的沉默激活了SA信号通路，表明NbMORF8可能通过负调控SA信号通路调控植物免疫；亚细胞定位观察结果显示，NbMORF8具有叶绿体和线粒体的双重定位，但线粒体是MORF8发挥免疫功能的主要细胞器。

通过RT-PCR扩增以及DNA测序的方法，确认了NbMORF8具有其拟南芥直系同源蛋白相似的参与RNA编辑的功能。测序结果表明，NbMORF8参与线粒体细胞色素c合成相关基因ccb206，编码电子传递链复合体III亚基的cob基因以及叶绿体中ndhB基因的RNA编辑；利用ELISA技术进一步分析，发现NbMORF8沉默植株中细胞色素c水平和复合物III活性显著降低。由于线粒体和叶绿体是植物活性氧（ROS）的主要来源，而ROS是一种调控植物免疫的重要信号分子，测试发现NbMORF8沉默植株受到flg22处理后，其ROS迸发水平和PTI免疫反应显著提升。此外，通过蛋白免疫印迹及半定量PCR技术分析还发现NbMORF8特异的参与疫霉菌效应蛋白的累积，影响植物的ETI免疫反应。

NbMORF8在植物与病原菌互作中的免疫功能机制模式图

综合以上结果，NbMORF8作为一个新的免疫负调控因子，可能通过影响线粒体和叶绿体相关基因的RNA编辑，影响植物ROS水平进而调控植物免疫。另外，NbMOR8负调控SA信号通路，同时可能通过影响病原菌效应蛋白的累积调控植物免疫。

本文发现参与植物RNA编辑的本氏烟NbMORF家族具有调控植物免疫的功能，探索了RNA编辑现象在植物免疫功能方面发挥的作用，并进一步解析了NbMORF8免疫负调控因子的作用机制。探索新的参与调控植物免疫的基因，对作物抗病育种具有着重要的意义。

我校农学院博士生杨洋为第一作者，单卫星教授为通讯作者，已毕业樊光进博士，农学院博士生赵艳、植物保护学院博士生文曲江、吴鹏和农学院孟玉玲博士参与了该项研究。研究受到国家马铃薯产业技术体系（CARS-09）、国家自然科学基金（(31125022 和31930094）以及国家外专局高等学校学科创新引智计划“111”项目（B18042）的资助。