近日，北京林業大學生物科學與技術學院尹偉倫院士/夏新莉教授團隊在國際權威期刊《Plant Physiology》（影響因子：6.60）上發表了題為“Transcription factor PagWRKY33 regulates gibberellin signaling and immune receptor pathways in Populus”的研究論文。這項研究發現轉錄因子PagWRKY33a和PagWRKY33b通過調控GA信號和NLR蛋白通路協調楊樹生長和免疫應答。
楊樹（Populus spp.）是全球重要的速生樹種，在工業用材林、能源林培育及生態環境建設等領域發揮著舉足輕重的作用。病害發生嚴重危害楊樹生長發育，揭示楊樹激活免疫與平衡生長的分子機制是林木抗病育種的重要理論基礎。
PagWRKY33a/b的突變引起楊樹生長受限和自身的免疫激活，同時增強葉片對膠孢炭疽菌引起的炭疽病的抗性（圖1）。通過轉錄組學分析發現，wrky33a/b突變體植株中氧化還原酶活性通路顯著富集，而過表達植株中植物激素信號轉導通路顯著富集。LUC，Y1H和EMSA等實驗證實PagWRKY33a/b在感病期間與NRG1.1和GASA14的啟動子結合，激活其轉錄。這一過程維持了楊樹對膠孢炭疽菌的抗性，并參與GA信號傳導，以降低自身的免疫激活帶來的生長抑制。
圖1 PagWRKY33a和PagWRKY33b過表達和突變體有助于84K楊樹對炭疽病的抗性，而破壞PagWRKY33a和PagWRKY33b的功能會阻礙楊樹的生長
此外，研究通過酵母雙雜交篩庫發現PagWRKY33a分別與MKK1和E3泛素連接酶RNF5相互作用。體外磷酸化實驗證明PagWRKY33a被MKK1磷酸化并激活，從而抑制RBOHD和RBOHI的轉錄，而wrky33a/b雙敲除引發突變體中ROS爆發，這導致在沒有病原菌感染的情況下NRG1.1的表達上調，激活楊樹自身的免疫應答。遺傳證據表明wrky33a/b/nrg1.1和wrky33a/b/rbohd三突變體均表現出防御反應受損，表現出WRKY33調控免疫反應機制的復雜性。此外，體內泛素化實驗發現PagWRKY33a的穩定性通過RNF5介導的泛素化調節，平衡植物免疫應答和生長。以上研究結果闡明了WRKY33蛋白穩定性及下游信號轉導的潛在調控機制（圖2），為WRKY33在楊樹自身免疫中的復雜功能及其對生長發育的影響提供了關鍵的見解。
圖2 WRKY33介導的生長和免疫反應的工作模型
北京林業大學生物科學與技術學院博士研究生于曉倩為論文第一作者，夏新莉教授為本文通訊作者，尹偉倫院士對論文工作做了全面指導，團隊青年教師劉超、王厚領，團隊博士研究生牛浩強，中國農業大學博士研究生張越美，北京林業大學生科22本科生單曉旭參與了此研究。中國林業科學研究院嚴東輝研究員惠贈了菌種，上海師范大學孟祥宗教授惠贈了擬南芥突變體種子，南方科技大學的張易研究助理教授對泛素化實驗提供了指導。
該研究得到了STI 2030重大項目(2023ZD04056) 和國家自然科學基金（NSFC）（32071734）的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae593
