糖和糖类代谢物对病原菌—植物互作具有重要作用，它们可为病原菌和植物提供生长所必须的能量，同时还能作为信号分子调控植物抗病反应，但是糖和糖类代谢物调控抗病反应的分子机制还有待深入研究。葡萄糖代谢中间物甲基乙二醛（MG）是植物生长发育和非生物逆境应答的重要调控因子，武汉大学生命科学学院吕应堂教授团队此前的研究表明盐胁迫通过诱导过氧化氢（H2O2）次磺酸化修饰并抑制质体磷酸丙酮异构酶（pdTPI），进而促进MG的积累（Fu et al., 2023），MG可进一步修饰组蛋白H3，作为新的组蛋白修饰调控盐胁迫应答基因的转录（Fu et al., 2021）。但是MG是否及如何调控植物生物逆境应答仍不清楚。

https://doi.org/10.1016/j.molp.2024.01.001

2024年1月3日，吕应堂教授团队在Molecular Plant 发表了题为“Pathogen-induced methylglyoxal negatively regulates rice bacterial blight resistance by inhibiting OsCDR1 protease activity”的研究论文，揭示了病原菌通过宿主糖类代谢物MG提高自身侵染能力的新机制。

图1. Xoo通过甲基乙二醛提高自身侵染能力的模式图

在该研究中，作者发现水稻细菌性白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo）可诱导转录抑制因子OsWRKY62.1的表达，OsWRKY62.1蛋白直接结合OsGLYII基因启动子并抑制其转录，进而导致MG的积累。进一步，MG修饰组成型天冬氨酸蛋白酶OsCDR1的第97位精氨酸并抑制其酶活，降低OsCDR1介导的水稻白叶枯病抗性。此外，MG含量降低的OsGLYII2ox材料表现出对Xoo不同菌株、水稻细菌性条斑病菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzicola, Xoc）、水稻真菌性纹枯病菌（Rhizoctonia solani）的广谱抗性。该研究对解析病原菌—植物互作分子机制，预防和控制水稻病害具有重要意义。

武汉大学生命科学学院已出站博士后付正伟（现就职于中国农业科学院油料作物研究所）为论文第一作者，吕应堂教授为论文通讯作者，袁婷婷副教授也参与了该研究。中国农业科学院植物保护研究所周焕斌研究员，武汉市农业科学院蔡维博士，武汉大学蔡强教授、储昭辉教授、高志勇教授、李阳生教授，为该研究提供了帮助和材料。这项工作得到了国家自然科学基金（32301864和31830007）的支持。

Zheng-Wei Fu, Yu-Rui Feng, Xiang Gao, Feng Ding, Jian-Hui Li, Ting-Ting Yuan, and Ying-Tang Lu. (2023) Salt stress-induced chloroplastic hydrogen peroxide stimulates pdTPI sulfenylation and methylglyoxal accumulation. The Plant Cell 35: 1593-1616.

Zheng-Wei Fu, Jian-Hui Li, Yu-Rui Feng, Xiao Yuan, and Ying-Tang Lu. (2021) The metabolite methylglyoxal-mediated gene expression is associated with histone methylglyoxalation. Nucleic Acids Research 49(4): 1886-1899.

来源：MP植物科学

转自：“iPlants”微信公众号

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