DELLA and EDS1 Form A Feedback Regulatory Module to Fine-tune Plant Growth-Defense Tradeoff in Arabidopsis

First author: Yuge Li; Affiliations: CAS South China Botanical Garden (中科院华南植物园): Guangzhou, China

Corresponding author: Xingliang Hou

Plants maintain a dynamic balance between growth and defense when encountering constant pathogen infections, thus optimizing allocation of resource for survival. However, the detailed regulatory mechanism, especially in response to biotrophic bacterial infection, remains elusive. Here, we demonstrate that DELLA proteins and the essential resistance regulator EDS1 function as a central module in modulating plant growth-defense tradeoff via direct interaction. When infected by Pst DC3000, EDS1 rapidly promotes SA biosynthesis and resistance-related genes expression to prime defense response, while pathogen infection stabilizes DELLA proteins RGA and RGL3 to restrict growth in an EDS1-partially dependent manner, which benefits the resistance to pathogens. However, increasingly accumulated DELLAs interact with EDS1 to suppress SA overproduction and excessive resistance response. Our findings reveal a DELLA-EDS1-mediated feedback regulatory loop by which plants maintain the subtle balance between growth and defense to avoid excessive growth or defense in response to constant biotrophic pathogen attack.

当植物遭遇到病原菌侵染时，会在生长和防御之间维持一个动态平衡，以此在生存前提下达到最大化资源分配。然而，具体的分子调控机制，尤其是植物对于持续不断的生物营养型细菌侵染时的响应仍然在很大程度上都是未知的。本文中，作者的研究揭示了DELLA蛋白和植物抗性调控因子EDS1通过直接互作的方式作为中心模块调控植物生长与防御的动态平衡。当植物被Pst DC3000侵染时，EDS1会快速促进水杨酸SA的生物合成以及抗性相关基因的表达，以起始植物的防御响应，同时病原菌侵染会稳定DELLA蛋白RGA和RGL3，以一个部分依赖于EDS1的方式限制植物的生长，从而有益于植物对病原菌的抗性。然而，逐渐增加的DELLA蛋白会与EDS1互作，抑制SA的过量产生以及过多的抗性响应。本文的研究揭示了DELLA-EDS1介导的反馈调控回路，植物通过该调控机制能够维持生长与抗性之间的平衡，从而避免在持续的营养型细菌侵染情况下过多的生长或抗性。

通讯：侯兴亮 (http://sourcedb.scib.cas.cn/zw/rck/201205/t20120507_3572537.html)

个人简历：1993-1997年，东北农业大学园艺系，学士；1997-2000年，东北农业大学园艺系，硕士； 2000-2004年，浙江大学生命科学学院，博士；2006-2008年，新加坡国立大学与淡马锡生命科学研究所，博士后；2009-2011年，新加坡国立大学生物系，博士后。

研究方向：植物激素参与植物发育与逆境反应的内在分子机制，克隆相关功能基因，并为改善作物相关经济性状提供理论依据。

doi: https://doi.org/10.1016/j.molp.2019.07.006

Journal: Molecular Plants

Published date: August 01, 2019