2017年11月,中科院植物生理生态所、中科院遗传所和中国水稻研究所在《PLOS-PATHOGENS》杂志上发表题为“GDSL lipases modulate immunity through lipid homeostasis in rice”的研究论文(https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1006724。何祖华研究员是文章的通讯作者。该研究揭示了GDSL脂肪酶可以通过脂稳态调节水稻免疫活性。

    植物不断受到入侵微生物的威胁,其中一些微生物是威胁植物生存的病原体,并导致作物大量减产。脂质和脂代谢在植物和微生物的相互作用中发挥着很重要的作用。许多研究表明脂质及其衍生物是植物防御体系中重要的调节因子,比如:角质(cutin)和蜡质(wax)是预防病原体感染的物理屏障;茉莉酸(jasmonic acid)是一种脂质衍生物,也是一种植物预防激素。脂质代谢主要由脂肪酶催化,尽管脂肪酶在脂稳态和种子油合成方面的研究很多,但是对脂肪酶在植物免疫方面的功能涉及甚少。GDSL酯酶/脂肪酶是具有广泛底物特异性的脂解酶的亚家族,它们的共同特点是拥有保守的GDSL模体。GDLS脂肪酶在微生物中研究很多,虽然在各种植物中发现了GDLS酶的存在,但是其在植物中的研究甚少。水稻是世界上近一半人口的主要口粮,然而水稻的生产和质量受到各种病原体的严重挑战。该研究团队鉴定了两种GDSL脂肪酶,OsGLIP1和OsGLIP2,在水稻免疫应答中的作用。

    研究发现脂肪酶OsGLIP1和OsGLIP2对水稻脂稳态有调节作用,同时OsGLIP1和OsGLIP2的同时过度表达降低了水稻对细菌和真菌病原体的抗性,表明这两个脂肪酶作为抗病性的负调控因子起作用。该研究团队还发现OsGLIP1和OsGLIP2在水稻中的表达模式有差异,OsGLIP1主要在叶片和叶鞘中表达,而OsGLIP2在伸长节间表达较高。在亚细胞定位中,OsGLIP蛋白主要分布于脂滴和内质网膜。综合脂质谱分析表明,OsGLI基因表达的改变与单半乳糖二酰甘油(MGDG)和二半乳糖基二酰甘油(DGDG)等脂质物质水平的显着变化有关,在OsGLIP过度表达的水稻中其MGDG和DGDG的含量增加。综上所述,OsGLIP1和OsGLIP2通过调节脂质代谢来负向调控水稻抗病性,增强了宿主-病原体相互作用和植物防御激活的调控网络,从而为植物免疫中脂质的功能提供了新的视角。

2017年11月14日

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中科院植物生理生态所发现GDSL脂肪酶可以通过脂稳态调节水稻免疫活性

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