由稻瘟菌引起的稻瘟病是水稻生产最严重的真菌病害之一，威胁着水稻产量和粮食安全。稻瘟菌侵染菌丝（IH）侵入水稻细胞后，IH被包裹在植物源性的外侵菌丝膜（Extra-Invasive Hyphal Membrane，EIHM）中，形成一个稻瘟菌—水稻互作界面，该界面是水稻和稻瘟菌军备竞赛和争斗的前沿阵地。目前我们对水稻抗性相关囊泡如何运送到互作界面的机制还不清楚。
近日，JIPB《植物学报》在线发表了永利官网未来技术学院 海峡联合研究院唐定中教授团队题为“The actin motor protein OsMYA1 associates with OsExo70H1 and contributes to rice secretory defense by modulating OsSyp121 distribution”(微丝马达蛋白 OsMYA1协同囊泡相关蛋白OsExo70H1，调节 OsSyp121的定向转运而参与水稻的外泌防御) 的研究论文。该研究揭示了一条由微丝骨架马达蛋白Myosin起始的囊泡定向转运的新途径，为深入了解水稻防御稻瘟菌侵染过程中，细胞内囊泡的定向转运机制提供了新视角。
该研究在前期转录组的数据中鉴定了一个编码微丝马达蛋白基因OsMYA1能够响应稻瘟菌的侵染，并发现该基因水稻突变体降低了水稻防御稻瘟菌侵染的能力。作用机制研究发现，在稻瘟菌未侵染时，水稻马达蛋白OsMYA1定位于微丝骨架。但当稻瘟菌IH侵入时，OsMYA1蛋白的荧光信号发生移位，聚集到IH周边，包裹IH。
图1 OsMYA1的亚细胞定位
通过互作筛选，发现OsMYA1蛋白的货物结合结构域（Cargo binding domain, CBD）能够和胞吐复合体成员OsExo70H1相互作用，并且发现OsMYA1介导了OsExo70H1蛋白从细胞质转运到细胞膜及水稻-稻瘟菌互作界面。有意思的是，研究还发现OsExo70H1和外泌相关蛋白OsSyp121相互作用。稻瘟菌侵染后，OsSyp121由细胞内囊泡分布转变为细胞膜和EIHM分布。并且OsSyp121的定向转运依赖于OsMYA1和OsExo70H1。在OsMYA1和OsExo70H1突变体中OsSyp121向互作界面的转运受到了抑制，导致水稻的稻瘟病抗性下降。OsExo70H1作为桥梁蛋白连接了OsMYA1和OsSyp121，从而鉴定了由MoMYA1-OsExo70H1-OsSyp121组成的一条起始于微丝骨架到水稻-稻瘟菌互作界面的囊泡定向转运途径，为水稻的抗性防御机制提供了新见解。
图2 OsMYA1工作模型
77779193永利官网未来技术学院 海峡联合研究院李元宝副教授为论文第一作者，唐定中教授和韩利波教授为通讯作者。该研究得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金和福建省重大专项等基金资助。
文章引用：
Li. Y., Liu. C., Shen. N., Zhu. S., Deng. X., Liu. Z., Han. L. and Tang. D. (2024). The actin motor protein OsMYA1 associates with OsExo70H1 and contributes to rice secretory defense by modulating OsSyp121 distribution. J. Integr. Plant Biol.