摘要：近日，Journal of Integrative Plant Biology在线发表了中国农业大学园艺学院郭仰东教授实验室题为“SCFSlRAE1Regulates Tomato Resistance toBotrytis cinereaby Modulat
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近日，Journal of Integrative Plant Biology在线发表了中国农业大学园艺学院郭仰东教授实验室题为“SCFSlRAE1 Regulates Tomato Resistance to Botrytis cinerea by Modulating SlWRKY1 Stability”的研究论文。
该研究表明，SlRAE1与SlSKP1和SlCullin1组装形成SCF复合物，作为E3泛素连接酶，通过调控SlWRKY1蛋白稳定性影响其对SlJAZ7的转录抑制，从而参与茉莉酸诱导的番茄灰霉病防御反应调控（图1）。
图1. SCFSlRAE1调控番茄灰霉抗性的工作模型由灰葡萄孢引起的灰霉病是番茄栽培和贮藏的主要病害，严重影响产量和品质。目前主要通过喷施农药防治，但此方法会降低果实品质并危害环境。因此，研究番茄对灰霉病的抗病机制对创制和改良抗病种质具有重要意义。
WRKY家族作为植物中最大的转录因子家族之一，在调控植物对生物和非生物逆境的响应过程中发挥关键作用。在抗病过程中，WRKY转录因子通过直接结合防御基因启动子或与植物激素信号相互作用来调控植物的生理反应。泛素化是真核细胞中广泛存在的蛋白质修饰途径，由E1泛素激活酶、E2泛素结合酶和E3泛素连接酶依次完成。F-box型E3泛素连接酶作为E3的重要亚类，通过形成SCF（SKP1-Cullin1-F-box）复合物调控底物蛋白的稳定性，在细胞周期调控、细胞程序性死亡以及信号转导等生物学过程中发挥重要作用。
该研究对SlRAE1基因敲除突变体和过表达株系的叶片与果实进行了灰葡萄孢接种，发现SlRAE1负调控番茄对灰霉病的抗性（图2）。同时SlRAE1能够在分子水平与SlSKP1和SlCullin1形成SCF复合物。通过Pull-down MS技术筛选到SlRAE1的互作蛋白SlWRKY1，并观察到灰霉侵染后SlWRKY1蛋白水平的变化。通过酵母双杂交、BiFC和Co-IP等实验，确认了SlRAE1与SlWRKY1的互作关系（图3）。半体外降解和泛素化等实验进一步证实，SlRAE1可通过SCF复合物对SlWRKY1进行泛素化修饰，进而调控其稳定性。
图2. 敲除SlRAE1 提高了番茄的灰霉病抗性
进一步通过酵母单杂、凝胶迁移阻滞和双荧光素酶等实验验证了SlWRKY1能够抑制SlJAZ7的表达，促进了SlMYC2蛋白对JA信号途径下游基因的调控，通过茉莉酸信号转导途径正调控番茄对灰霉病的抗性。该研究表明可通过基因编辑技术敲除负调控因子SlRAE1或增强SlWRKY1活性来改良番茄抗病性，为番茄抗病育种和遗传改良提供理论基础，具有重要的科学意义。
中国农业大学园艺学院郭仰东教授和张娜副教授为该论文的通讯作者，园艺学院在读博士生王雪玮和高明为共同第一作者。该研究获国家自然科学基金、北京市农业科技项目和中国农业大学2115人才培育发展支持计划等项目资助。
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来源：科学宣言