中國農科院植保所揭示水稻程序性細胞死亡新機制

日前，中國農業科學院植物保護研究所王國梁科研團隊通過圖位克隆方法鑒定到一個負調控水稻程序性細胞死亡的DRP類蛋白（死亡抵抗蛋白），揭示了該蛋白通過調控水稻細胞色素c從線粒體的釋放而控制細胞程序性死亡發生的新機制。相關成果於1月12日在線發表在國際期刊《科學公共圖書館—病原學（PLoS Pathogens）》上。

據悉，動植物中普遍存在的程序性細胞死亡(Programmed Cell Death，PCD)是生物體自我調節細胞存亡的典型形式，在生長發育與生物或非生物脅迫過程中起重要作用。植物中假病斑突變是在沒有外來病原物侵染情況下細胞自發形成的程序性細胞死亡，這種遺傳學上的突變會帶來抗性相關基因的誘導表達和植物對病蟲害的抗性增強。對假病斑發生與形成機制進行深入研究，對了解植物程序性細胞死亡分子機制、植物抗性機理與信號傳導都具有重要的指導作用，同時可為選育植物抗性新材料提供分子依據與遺傳材料。

本研究對在水稻組織培養過程中得到的一個水稻假病斑突變體dj-lm進行了遺傳、生化和細胞生物學分析。該突變體從苗期到水稻成熟全生育期均呈假病斑表型，植株的抗病性增強，並伴有明顯的活性氧簇產生。利用圖位克隆方法成功克隆了控制該假病斑表型的基因OsDRP1E，發現OsDRP1E的E409V點突變導致細胞死亡。進一步的功能分析表明，OsDRP1E的E409V突變影響其鳥苷三磷酸酶活性、線粒體定位的丟失和細胞色素c的不正常釋放。

本研究首次在水稻中發現細胞色素c從線粒體釋放調控程序性細胞死亡的現象，為進一步深入了解DRP類蛋白參與程序性細胞死亡分子機制與水稻抗病反應信號傳導奠定了重要基礎。

該研究以中國農科院植保所為第一完成單位，湖南農業大學聯合培養博士研究生李智強和中國農科院植保所副研究員丁波是文章的共同第一作者，王國梁研究員與丁波副研究員為文章通訊作者，周雪平教授為文章的共同作者。該研究得到國家自然科學基金面上項目的資助。