近日，我院赵文生教授小组在植物学权威期刊《植物生物技术杂志》（Plant Biotechnology Journal）上发表了题为“水稻GRAS蛋白OsDLA通过与GSK2和OsWRKY53形成模块参与油菜素内酯信号途径并正调控对稻瘟病的抗性（The GRAS protein OsDLA involves in brassinosteroid signalling and positively regulates blast resistance by forming a module with GSK2 and OsWRKY53 in rice）”的研究论文，该研究揭示了水稻中GRAS家族蛋白OsDLA介导油菜素内酯信号协同调控水稻株型建成和免疫响应的分子机制。

水稻是我国重要的粮食作物，多种病虫害的发生严重威胁水稻的产量和稻米品质。作为水稻生产中最具破坏性的真菌性病害，稻瘟病严重威胁水稻生产及粮食安全。种植抗病品种是最经济有效的防治措施。当前持久抗稻瘟病水稻品种和基因资源匮乏，挖掘和鉴定抗病基因并解析其抗病分子机制，可为培育抗稻瘟病水稻品种提供理论支撑、储备基因资源。激素油菜素内酯(Brassinosteroids, BRs)是植物体内一类重要的内源激素，广泛参与对植物生长发育和抗逆性状的调控。BR被定位于细胞膜的受体识别后，经过一系列磷酸化级联反应将信号传递到负调控因子BIN2(水稻中为GSK2)蛋白激酶，并使其失活，从而解除对下游转录因子的抑制并激活BR响应。已有的研究表明BR信号在水稻(Oryza sativa)株型建成中发挥重要作用，然而其在水稻免疫响应中的分子机制仍不清楚。

该小组通过筛选水稻T-DNA突变体库，鉴定到一个叶夹角变小、BR敏感性显著降低的水稻突变体(decreased leaf angle, dla)。OsDLA编码一个GRAS蛋白家族成员，响应BR诱导。OsDLA敲除突变体也表现出叶夹角变小和BR敏感性降低的表型。作者发现OsDLA能够与BR信号的负调控因子GSK2蛋白激酶互作，并被其磷酸化；LC-MS/MS和生化实验表明第281位和283位的丝氨酸是OsDLA被GSK2磷酸化的关键位点。激酶失活GSK2^K92R表明GSK2的磷酸化修饰导致了OsDLA蛋白的不稳定和降解。稻瘟菌接种实验表明，T-DNA插入突变体dla和OsDLA敲除突变体更加感病，过表达水稻则表现抗病增强，说明OsDLA正调控水稻的稻瘟病抗性；而GSK2在稻瘟病抗性调控中扮演相反的角色。同时发现，dla和OsDLA敲除突变体中的BR含量显著低于野生型，BR合成突变体d11对稻瘟病更加敏感，说明BR在水稻抗稻瘟病中扮演正调控的角色。进一步作者还发现OsDLA能够与WRKY转录因子OsWRKY53发生互作，并通过抑制GSK2对OsWRKY53的磷酸化进而促进后者蛋白积累。凝胶阻滞实验(EMSA)和双荧光激活实验显示OsWRKY53直接结合PBZ1的启动子并激活其转录。此外，作者还证明了几丁质激活OsWRKY53介导的免疫响应依赖于OsDLA。

 图1：GSK2-OsDLA-OsWRKY53模块介导油菜素内酯信号调控稻瘟病抗性

综上所述BR处理和稻瘟菌侵染诱导OsDLA上调表达，OsDLA与OsWRKY53转录因子发生互作，抑制了GSK2磷酸化导致的OsWRKY53的降解，大量OsWRKY53进入细胞核一方面激活BR响应基因的表达，另一方面直接激活防卫基因如PBZ1的转录，增强水稻的稻瘟病抗性。

我院博士后孟凡伟为该论文的第一作者，赵文生教授为该论文的通讯作者。已毕业硕士研究生郑训梅、王嘉，在站博士后邱天成，在读博研究生杨清雅、方柯兴， Vijai Bhadauria教授参与了该项研究工作，彭友良教授参与并指导了该研究。该研究得到了国家自然科学基金、中国农业大学三亚研究院资助项目和拼多多-中国农业大学研究基金的资助。

全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.14190