杨树免疫反应转录调控新机制

1.研究背景：

植物通过模式识别受体（PRRs）触发的模式触发免疫（PTI）和效应子触发免疫（ETI）共同作用，来抵抗病原体的侵染。WRKY转录因子是调控植物免疫反应的关键元件，但其在多年生木本植物（如杨树）中的具体作用机制仍不清楚。作者探讨PagWRKY18在杨树抗病反应中的作用机制，特别是其如何通过调控多种下游基因来触发免疫反应并维持细胞内活性氧（ROS）稳态。

2.研究方法：

(1)RNA-seq和DAP-seq：作者首先通过RNA-seq分析了杨树在受到病原菌侵染后的转录组变化，随后利用DNA亲和纯化测序（DAP-seq）鉴定了PagWRKY18的结合位点，解析其调控的基因网络。

(2)基因功能验证：构建了PagWRKY18的过表达杨树转基因株系，通过酵母单杂交（Y1H）、双荧光素酶报告基因（LUC）实验和电泳迁移率变动分析（EMSA）验证PagWRKY18与目标基因的相互作用。

(3)生化实验：通过DAB染色法和H2O2测定等实验分析了ROS的产生与清除情况。

3.研究结果：

(1)杨树在病原菌侵染后的转录组重编程：

通过RNA-seq分析，作者发现杨树在病原菌侵染后启动了广泛的转录组重编程，激活了多个与抗病相关的基因。PagWRKY18在这一过程中表现出显著的上调，表明其在病原菌应答中的重要作用。

(1)PagWRKY18与目标基因的结合及其调控功能：

利用DAP-seq，作者鉴定了PagWRKY18在杨树基因组中的大量结合位点，并发现其主要富集在启动子区域。PagWRKY18通过直接结合这些启动子区域，调控了多种与抗病和ROS稳态相关的基因，如PagSOBIR1和PagGSTU7。

(2)PagWRKY18过表达增强了杨树的抗病性：

在过表达PagWRKY18的杨树转基因株系中，作者观察到这些植物在病原菌侵染后的病斑面积显著减小，且ROS积累水平较低，抗病能力显著增强。

(3)PagWRKY18调控ROS稳态和植物免疫：

作者通过Y1H、LUC和EMSA实验验证了PagWRKY18可以直接结合并激活PagGSTU7和PagSOBIR1的表达。这些基因参与了ROS清除和免疫信号的传导，进一步支持PagWRKY18在维持ROS稳态和增强植物免疫中的关键作用。

(4)负反馈机制的发现：

研究还发现PagWRKY18与PagPR4之间存在负反馈调控机制，PagWRKY18不仅激活PagPR4的表达，还通过这种相互作用调控自身活性，防止过度的免疫反应。

4.研究结论：

这项研究揭示了PagWRKY18在杨树病原体应答中的关键调控作用，特别是其通过调控ROS相关基因维持细胞内稳态和触发植物免疫反应的机制。PagWRKY18通过与多种目标基因的相互作用，协调了植物生长与免疫反应之间的平衡，为进一步理解多年生木本植物的抗病机制提供了新见解。