小肽信號分子及其受體介導的信號途徑廣泛參與調控植物的生長發育、免疫應答及環境適應等眾多生命進程。生命科學學院孟祥宗課題組在前期工作中揭示了分泌型小肽RGF7及其受體在誘導和放大植物免疫應答中的功能及作用機制(Wang et al., New Phytologist 2021);發現了EPFL4/5/6小肽信號通路調控花絲生長及植物育性的作用機制(He et al., New Phytologist 2023)。
近日,孟祥宗課題組在Plant Physiology期刊上發表了題為“The pathogen-induced peptide CEP14 is perceived by the receptor-like kinase CEPR2 to promote systemic disease resistance in Arabidopsis”的學術論文,揭示了新型免疫誘導小肽CEP14及其受體CEPR2在調控植物系統抗病性中的功能及作用機制。
擬南芥中C末端編碼肽(CEP)家族由兩個亞家族組成:由CEP1-CEP12成員組成的I亞家族在根的形成和氮饑餓反應中發揮關鍵作用,而II亞家族(CEP13-CEP15)的功能則未知。該研究中,作者發現擬南芥中II亞家族CEP成員CEP14經水楊酸信號途徑被病原菌誘導表達;且CEP14小肽可誘導擬南芥產生多種免疫應答反應。
CEP14受水楊酸途徑誘導表達且可誘導植物產生多種免疫反應
遺傳和生化分析表明:CEP14小肽被在擬南芥葉片中表達的類受體蛋白激酶CEP RECEPTOR 2(CEPR2)識別;CEPR2與SERK(Somatic Embryogenesis Receptor Kinase)家族類受體激酶BAK1和SERK4形成受體蛋白復合物,共同介導CEP14小肽的感應。
CEP14小肽被CEPR2-BAK1/SERK4受體復合物感知
進一步的植物抗病性分析發現:在擬南芥轉基因植物中誘導表達CEP14可大幅增強擬南芥對丁香假單胞菌的抗性,而CEP14或CEPR2的缺失突變則顯著減弱擬南芥對丁香假單胞菌的系統性抗性。
CEP14小肽-CEPR2受體信號模塊促進擬南芥的系統抗病性
綜上,該研究揭示了擬南芥中由水楊酸信號途徑誘導表達的CEP14小肽作為一種新型植物內源免疫誘導子,被CEPR2-BAK1/SERK4受體復合物感知,激活植物免疫反應并促進植物系統抗病性。
上海師范大學師資博士后王曉洋為該論文的第一作者,孟祥宗教授為通訊作者。廣州大學/蘭州大學黎家教授和陜西師范大學王國棟教授為該研究提供了幫助。該研究得到了國家自然科學基金項目和國家資助博士后研究人員計劃的資助。
(供稿、圖片:生命科學學院)