论文题目：TaANK-TPR1 enhances wheat resistance against stripe rust via controlling gene expression and protein activity of NLR protein TaRPP13L1
论文作者：Shuangyuan Guo, Feng Zhang, Xiaoya Du, Xinmei Zhang, Xueling Huang, Zelong Li, Yanqin Zhang, Pengfei Gan, Huankun Li, Min Li, Xinyue Wang, Chunlei Tang, Xiaojie Wang, Zhensheng Kang*, Xinmei Zhang*
论文摘要：Nucleotide-binding site, leucine-rich repeat (NLR) proteins activate a robust immune response on recognition of pathogen invasion. However, the function and regulatory mechanisms of NLRs during Puccinia striiformis f. sp. tritici (Pst) infection in wheat remain elusive. Here, we identify an ankyrin (ANK) repeat and tetratricopeptide repeat (TPR)-containing protein, TaANK-TPR1, which plays a positive role in the regulation of wheat resistance against Pst and the immune response of NLR. TaANK-TPR1 targets the NLR protein TaRPP13L1 (Recognition of Peronospora Parasitica 13-like 1) to facilitate its homodimerization and cell death to enhance the resistance of wheat against Pst. Meanwhile, TaANK-TPR1 binds to the TGACGT motif (methyl jasmonate-responsive element) of the TaRPP13L1 promoter and activates TaRPP13L1 transcription. Both TaANK-TPR1 and TaRPP13L1 respond to jasmonic acid (JA) signaling via the TGACGT element. Importantly, overexpressing TaRPP13L1 confers robust rust resistance without impacting important agronomic traits in the field. These findings identify a regulatory mechanism of NLR protein and provide targets for improving crop disease resistance.
植物NLR蛋白在识别病原体入侵时会激活强烈的免疫反应。然而，NLR蛋白在条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici, Pst)侵染小麦过程中的功能和调控机制仍知之甚少。 该研究揭示了植物免疫新成员TaANK-TPR1通过调控NLR蛋白TaRPP13L1的转录表达及蛋白活性进而增强小麦抗性的分子机制。
该研究鉴定到一个同时含有ankyrin（ANK）与tetratricopeptide repeat（TPR）的蛋白质TaANK-TPR1。转基因小麦证明TaANK-TPR1在小麦与条锈菌互作过程中通过影响活性氧及细胞坏死从而发挥正调控作用。利用酵母文库筛选及体内外蛋白互作实验证实TaANK-TPR1与NLR蛋白TaRPP13L1互作，并证实TaANK-TPR1中ANK结构域主要执行这一功能。此外，该研究发现TaRPP13L1能够形成同源二聚体，而TaANK-TPR1存在或条锈菌侵染条件下均能促进该二聚化进程。同时，TaRPP13L1单独表达诱导轻微的细胞坏死，而TaANK-TPR1与
TaRPP13L1共表达则可以激发强烈的细胞坏死。表明TaANK-TPR1能够通过与TaRPP13L1互作并促进其二聚化，通过引发更为强烈的细胞坏死来增强小麦的抗病性。 此外，研究人员在实验过程中发现TaANK-TPR1能够显著影响TaRPP13L1的表达水平，推测
TaANK-TPR1可能同时行使转录调控功能。该研究利用RT-qPCR及双荧光素酶报告系统证实了这一猜想。之后研究人员对TaRPP13L1的启动子区进行逐步筛选，并最终证明TaANK-TPR1能够直接结合TaRPP13L1启动子区的
TGACGT motif，促进其转录表达，且TaANK-TPR1中TPR结构域主要执行这一关键功能。此外，该研究还发现TGACGT motif是响应茉莉酸（JA）及其甲酯（MeJA）的关键顺式作用元件。利用外源施加激素及GUS报告系统证实TaANK-TPR1与TaRPP13L1均能响应MeJA处理上调表达。 更重要的是，过表达 TaRPP13L1 能够在不影响田间重要农艺性状的情况下，显著降低小麦条锈病流行时的产量损失，为农作物抗逆遗传改良提供了重要的依据和种质资源。综上所述，TaANK-TPR1能够响应条锈菌侵染及JA信号，通过调控NLR基因TaRPP13L1的表达，并在蛋白层面与之互作，通过促进其二聚化从而激发强烈的细胞坏死，最终增强小麦对条锈菌的抗性。
论文链接： https://authors.elsevier.com/a/1kcF75Sx5g-YYp