中国农科院油料所刘胜毅团队揭示ECH调控植物防卫反应、细胞死亡和内质网胁迫的重要作用

以下文章来源于植物生理PlantPhysiol ，作者PP

近日，中国农科院油料所刘胜毅团队在Plant Physiology上发表了题为The plant trans-Golgi network component ECHIDNA regulates defense, cell death, and endoplasmic reticulum stress的研究论文，系统研究了一个trans-Golgi Network组分蛋白ECHIDNA（ECH）调控植物防卫反应、细胞死亡和内质网胁迫的重要作用。

真核细胞生物的内质网（ER）、高尔基体（Golgi）、trans-Golgi Network（TGN）以及分泌小泡（Vesicle）构成了胞内蛋白分泌到细胞表面和胞外的主要途径。ECH是TGN的组分蛋白，在真核细胞生物中非常保守，对维持TGN对蛋白的分选、包装和分泌具有重要作用，包括细胞膜定位的抗性蛋白如PEN1、PEN3等和胞外抗性蛋白如PR1、PDF1.2a等，因此ECH对植物抗病性应该具有正调控作用。然而，拟南芥ech突变体对白粉病抗性却显著增强，负调控了植物白粉病的抗性。

进一步研究发现，ech突变体的侵入抗性（penetration resistance）显著下降，但侵入后抗性（post-invasion resistance）却显著增强，在白粉菌侵染点常伴随有类过敏性坏死反应。通过遗传学、转录组学和生化分析，ech突变体侵入后抗性增加依赖于水杨酸抗病通路，ECH突变导致ICS1介导的水杨酸合成通路组成性激活，造成ech突变体中水杨酸含量组成性增加。

除了负调控水杨酸抗病通路外，ECH突变还诱导了组成性的细胞死亡和抗病反应爆发，包括callose和木质素类似物胞内组成性积累和活性氧爆发，遗传学和生理生化实验证明这些反应不依赖于水杨酸介导的抗病通路。进一步研究发现，ech突变体中callose积累依赖于callose合成酶PMR4，引入pmr4-1突变能够完全抑制ech突变体中的callose积累。

本文中另一个重要发现是ECH突变能够诱导严重的内质网胁迫反应（ER stress），表明ECH对维持ER正常功能也发挥着重要作用。本研究报道了TGN组分蛋白在调控植物抗性和胁迫反应的重要作用，对理解植物协调蛋白分泌和植物抗性调控增加了新的理论认识。

中国农科院油料所副研究员刘立江为本文第一作者，刘胜毅研究员和加拿大萨斯喀彻温大学卫杨斗教授为本文通讯作者。该研究得到中国农科院创新工程、油菜产业体系等基金的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiac400

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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