다양한 바이러스 이펙터가 호르몬을 억제합니다.

Nov 15, 2023

Nature Communications 14권, 기사 번호: 3011(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

살리실산(SA)과 자스몬산(JA)은 일반적으로 쌍자엽 식물에서 길항적으로 작용하는 식물 호르몬이며 SA 및 JA 신호는 종종 병원체에 의해 조작됩니다. 그러나 단자엽 식물에서는 병원체 침입에 반응하는 상세한 SA-JA 상호작용이 아직 파악하기 어렵습니다. 여기에서는 다양한 유형의 바이러스 병원체가 외떡잎 벼에서 OsNPR1을 통해 SA와 JA에 의해 매개되는 시너지 항바이러스 면역을 방해할 수 있음을 보여줍니다. Tenuivirus 속의 음성 가닥 RNA 바이러스인 벼줄기 바이러스의 P2 단백질은 OsNPR1과 OsCUL3a의 결합을 강화하여 OsNPR1 분해를 촉진합니다. OsNPR1은 OsJAZ-OsMYC 복합체를 파괴하고 OsMYC2의 전사 활성화 활성을 강화하여 쌀 항바이러스 면역을 협력적으로 조절함으로써 JA 신호 전달을 활성화합니다. 다른 벼 바이러스의 관련되지 않은 바이러스 단백질도 OsNPR1 매개 SA-JA 상호작용을 방해하여 바이러스 병원성을 촉진하는데, 이는 이것이 단자엽 식물에서 보다 일반적인 전략일 수 있음을 시사합니다. 전반적으로, 우리의 연구 결과는 별개의 바이러스 단백질이 외떡잎 벼에서 바이러스 감염을 촉진하기 위해 JA-SA 누화를 수렴적으로 방해한다는 것을 강조합니다.

식물은 식물 생리학적 과정을 심각하게 제한하고 비정상적인 숙주 식물 발달을 일으키는 다양한 바이러스의 공격을 받는 경우가 많습니다1,2,3. 쌀은 작물 수확량과 품질에 막대한 손실을 초래하는 분류학적으로 다양한 RNA 바이러스에 의한 감염에 취약합니다. 가장 파괴적인 것 중 하나는 Tenuivirus 속(Phenuiviridae과)4으로 분류되는 음성 가닥 RNA 바이러스인 벼줄기 바이러스(RSV)입니다. RSV는 Laodelphax striatellus(작은 갈색 식물호퍼, SBPH)에 의해 전염되며 앰비센스 발현 전략에 따라 7개 단백질을 암호화하는 4개 세그먼트의 단일 가닥 RNA(ssRNA) 게놈을 가지고 있습니다. 또 다른 중요한 바이러스인 남부벼검은줄무늬왜성바이러스(SRBSDV)는 피지바이러스(Reoviridae과) 속에 속합니다. 이는 10개의 이중 가닥 RNA 세그먼트를 갖고 있으며 Sogatella furcifera(흰등멸구, WBPH)5에 의해 전염됩니다. RSMV(쌀줄무늬 모자이크 바이러스)는 최근에 등장했으며 RSV나 SRBSDV와 밀접한 관련이 없습니다. 이는 분리되지 않은 음성 ssRNA 게놈을 갖고 있으며 Cytorhabdovirus 속(Rhabdoviridae과)으로 분류되며 멸구 Recilia dorsalis6에 의해 전염됩니다. 이 바이러스는 벼 재배 지역에 널리 퍼져 있어 심각한 비정상적인 식물 성장(괴사성 줄무늬, 잎 시들음 및 왜소증)을 일으키고 쌀 생산에 심각한 피해를 입힙니다4,7. 우리는 최근 이러한 관련되지 않은 벼 바이러스가 각각의 바이러스에 의한 감염을 촉진하는 방식으로 식물 호르몬 신호 전달 경로의 주요 구성 요소를 조작하기 위해 독립적으로 진화한 바이러스 이펙터 클래스를 사용하는 공통 병원성 전략을 공유한다고 보고했습니다. 이러한 관련되지 않은 바이러스 이펙터 단백질은 RSV P2, SRBSDV SP8 및 RSMV M으로 확인되었으며 모두 동일한 표적, 즉 옥신 반응 전사 인자 OsARF17, JA 신호 전달 중심 구성 요소 OsJAZ 및 OsMYC2/3 및 GA 신호 전달 핵심 구성 요소 SLR18과 상호 작용했습니다. 9,10.

바이러스와 숙주 사이의 공진화 군비 경쟁 동안 식물은 다양한 식물호르몬, 특히 자스모네이트(JA)와 살리실산염(SA) 신호 간의 복잡한 상호 작용을 포함하는 정교하고 다면적인 면역 체계를 개발했습니다. SA와 JA 경로의 상호 적대적인 상호 연결은 모델 식물 Arabidopsis15,16에 잘 기록되어 있습니다. 그러나 이 두 경로가 항상 적대적인 것은 아닙니다. 애기장대에서 병원체 유발 SA 및 SA 수용체 NPR3/4는 JA 신호 전달 경로를 활성화한 다음 이펙터 유발 면역 관련 프로그램 세포 사멸을 촉진합니다. 벼에서 SA와 JA 신호는 모두 생물 영양 병원체에 대한 저항성을 부여합니다. 바이러스 병원체에 반응하여 SA 및 JA 경로는 식물 항바이러스 방어에 필수적인 역할을 하는 것으로 널리 보고되었습니다. 우리의 이전 연구에서는 JA 신호 전달이 브라시노스테로이드(BR), 아브시스산(ABA) 및 옥신 경로와 협력하여 쌀의 항바이러스 면역을 활성화시키는 것으로 나타났습니다23,24,25. 최근 연구에서는 JA 신호 전달과 RNA 침묵이 쌀의 항바이러스 방어를 상승적으로 향상시키는 것으로 나타났습니다26. 마찬가지로 SA는 벼 바이러스에 대한 식물 방어를 강화하는 것으로 보고되었습니다. 과민성 유발 반응 유전자(HIR3)는 SA 의존 경로를 통해 RSV 감염에 대한 식물 저항성을 조절하는 역할을 합니다. SA를 설폰화 SA(SSA)로 전환하는 것을 촉매하는 설포트랜스퍼라제 STV11은 RSV28에 대한 내구성 있는 저항성을 부여합니다. 이러한 발견은 SA와 JA 사이의 상호작용이 특정 병원체-숙주 조합에 따라 긍정적일 수도 있고 부정적일 수도 있음을 시사합니다. 그러나 길항적 상호작용에 대한 풍부한 정보가 있음에도 불구하고 SA-JA 상승작용의 상세한 메커니즘은 특히 외떡잎 식물에서 불분명합니다.