PBJ | 基于蛋白质组学简单高效鉴定水稻免疫相关的小分泌蛋白质新方法

景杰学术/解读

在动物体中，许多被称之为细胞因子的内源小肽，如白细胞介素、干扰素等作为信号分子在免疫过程中发挥重要作用。与动物细胞因子相似，当植物受到创伤或病虫害的侵染，植物也会产生内源信号小肽，它们被称作植物细胞因子（phytocytokines）。但是植物细胞因子在植物体内含量极低，利用生化方法纯化植物细胞非常困难。

2019年7月13日，植物学专业学术期刊Plant Biotechnology Journal 在线发表了由中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所上海植物逆境生物学研究中心Yoji Kawano研究组和福建农林大学刘仁义研究组的合作研究成果，运用蛋白质组学、转录组学结合的方法，给有效鉴定植物水稻免疫相关的小分泌蛋白质带来了新思路。

由较大的蛋白质前体产生的小信号肽是协调各种植物过程（如发育和免疫反应）的重要组成部分。然而，涉及植物免疫的小信号肽仍然是未知的。为了鉴定水稻免疫系统中的内源性小肽，研究人员设计了一个将转录组学和蛋白组学结合的方法，利用水稻植株和悬浮细胞两个体系，筛选能被稻瘟病菌Magnaporthe. oryzae (M. oryzae) 侵染和几丁质处理而诱导的植物细胞因子的前体蛋白质和小分泌蛋白质(SSPs)。

图：鉴定水稻免疫相关的小分泌蛋白质(SSPs)的方法

研究人员运用蛋白质组学分别定量植物、悬浮细胞和培养基中的蛋白质组差异，共鉴定到3327个蛋白质被稻瘟病菌和几丁质所激活，其中植物、悬浮细胞和培养基中分别鉴定到1121、1423和1568种蛋白质。最终筛选鉴定得到236个小分泌蛋白质，包括两个已知的植物细胞因子家族，快速碱化因子（RALFs）和植物磺肽素（PSKs），以及许多免疫相关的蛋白质家族，比如蛋白酶抑制剂（PIs）和发病机理相关蛋白家族（PRs）。

图：利用蛋白质组学分析鉴定水稻和几丁质植物中的SSP

其中一个命名为免疫应答肽（IRP）的新基因，它可能编码一个植物细胞因子。细菌肽聚糖和几丁质处理能够诱导IRP的表达并且几丁质可以诱导IRP分泌到水稻细胞外。在过表达IRP的水稻悬浮细胞中，抗病相关基因PAL1表达被激活。另外，与野生型相比，分裂素激活蛋白激酶（MAPKs）的活性在过表达IRP的水稻悬浮细胞中增强，表明IRP在水稻免疫中起着积极的作用。

综上所述，该研究建立了一个简单且高效的方法，能够鉴定在水稻免疫过程中发挥重要功能的小分泌蛋白质。更为重要的是，这个方法将有助于发现在植物生命活动中发挥不同功能的小分泌蛋白质。王萍渝和姚少伦为该论文共同第一作者, Yoji Kawano和刘仁义为该论文的通讯作者。

参考文献

Pingyu Wang, et al., 2019, Identification of endogenous small peptides involved in rice immunity through transcriptomics- and proteomics-based screening. Plant Biotechnology Journal.

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