Plant Cell | 中國農科院植保所揭示磷酸化與泛素化協同調控Rboh穩態介導水稻廣譜抗病的新機制

具有廣譜抗性（Broad-Spectrum Resistance, BSR）的作物因能抵抗多種病原菌株或病原物種，在綠色植保中具有重要應用價值。在植物—微生物互作中，活性氧（ROS）作為關鍵信號分子參與免疫信號轉導，而NADPH氧化酶家族成員Rboh是ROS產生的核心酶類。由于ROS穩態平衡對植物免疫與生長調控至關重要，如何通過調控Rboh蛋白積累以增強廣譜抗性，一直是未解決的科學問題。

近日，中國農業科學院植物保護研究所作物病原生物功能基因組研究創新團隊在植物學頂級期刊The Plant Cell上發表題為Phosphorylation and ubiquitination synergistically promote the degradation of OsRbohB to modulate rice immunity的研究論文，系統闡明了磷酸化與泛素化兩種翻譯后修飾通過協同互作精準調控OsRbohB蛋白穩定性，進而調控水稻廣譜抗病性的分子機制，為作物抗病育種提供了新策略。

該研究首次證實過表達OsRbohB可顯著增強水稻對稻瘟病菌和白葉枯病菌的抗性，凸顯其廣譜抗病潛能。機制研究表明，鈣依賴性蛋白激酶OsCPK4直接靶向OsRbohB的N端，通過磷酸化其第322和326位絲氨酸殘基（Ser322/Ser326）調控蛋白穩定性；有趣的是，模擬磷酸化修飾反而削弱免疫反應，暗示磷酸化可能作為負調控信號。進一步通過酵母文庫篩選，鑒定出RING型E3泛素連接酶OsRING142，該酶特異性介導OsRbohB第266位賴氨酸（Lys266）的泛素化修飾，促進其通過26S蛋白酶體途徑降解。關鍵創新點在于，OsCPK4介導的磷酸化會增強OsRING142的泛素化效率，形成“磷酸化—泛素化—降解”的協同調控鏈條。當兩者修飾位點同時突變時，水稻表現出更強抗病性，證實該協同機制是免疫平衡的核心樞紐。

綜上，該研究不僅首次發現OsRbohB作為廣譜抗病的關鍵蛋白，還創新性提出其N端磷酸化與泛素化共同構成免疫響應的“精準制動器”，通過適時衰減ROS爆發以平衡植物生長與免疫防御。該成果為作物抗病遺傳改良提供了新靶點與材料，并為解析植物免疫穩態調控網絡提供了新視角。

OsCPK4磷酸化和OsRING142泛素化協同調控OsRbohB

中國農業科學院植物保護研究所博士后陶輝為該論文的第一作者，寧約瑟研究員為論文通訊作者。中國農業大學郭海龍教授、華中農業大學謝卡斌教授、上海交通大學范江波副教授等參與了研究工作。該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和中國農業科學院農業科技創新工程等項目的資助。

文章鏈接：

https://doi.org/10.1093/plcell/koaf276