近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所作物有害生物功能基因組研究創(chuàng)新團隊首次報道了單子葉植物特有的脂肪族酚胺-羥基肉桂酰腐胺(HP)基因簇調(diào)控水稻免疫和細胞死亡的分子機制，為代謝水平上揭示植物細胞死亡及免疫機制提供了新思路。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)通報 (Science Bulletin)》上。
據(jù)寧約瑟研究員介紹，代謝物在植物的生長發(fā)育和脅迫應(yīng)答過程中扮演著重要的角色。早期研究發(fā)現(xiàn)病原菌侵染能夠誘導(dǎo)植物酚胺類代謝物的積累，表明這類代謝物在植物免疫中可能發(fā)揮重要作用，但其生物合成和調(diào)控機制尚不清楚。
該研究利用基于代謝物的全基因關(guān)聯(lián)分析在水稻9號染色體上鑒定到控制羥基肉桂酰腐胺代謝物合成的基因簇。該基因簇由一個鳥氨酸脫羧酶基因( OsODC )和兩個串聯(lián)的腐胺羥基肉桂酰轉(zhuǎn)移酶基因( OsPHT3 和 OsPHT4 )組成。功能分析表明，基因簇中三個基因均正調(diào)控水稻抗病性，并且 OsPHT3 和 OsPHT4 正調(diào)控HP的積累和水稻細胞死亡。進一步研究發(fā)現(xiàn) OsPHT4 的啟動子可以被水稻免疫及細胞死亡負調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子APIP5直接結(jié)合。APIP5轉(zhuǎn)錄抑制 OsPHT4 的表達從而負調(diào)控HP的積累。此外，研究者利用比較基因組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)HP基因簇在單子葉植物中具有保守性，說明HP基因簇在單子葉植物中可能有相似的生物學(xué)功能和調(diào)控機制。
該研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃項目和博士后基金等支持。（通訊員 歐陽燦彬）
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927321004199
