miR398b and AtC2GnT form a negative feedback loop to regulate Arabidopsis thaliana resistance against Phytophthora parasitica

第一作者：Xiuhong Gou

第一单位：西北农林科技大学

通讯作者：Weixing Shan

 Abstarct 

背景回顾：Oomycetes are diploid eukaryotic microorganisms that seriously threaten sustainable crop production. MicroRNAs (miRNAs) and corresponding natural antisense transcripts (NATs) are important regulators in multiple biological processes. However, little is known about their roles in plant immunity against oomycete pathogens. 

卵菌是二倍体真核微生物，严重威胁作物的可持续生产。microRNAs（miRNAs）以及相应的天然反义转录本（NATs）是多个生物过程中发挥重要调节作用。然而，目前对于miRNAs及其NATs在植物抗卵菌病原体免疫中的作用知之甚少。

主要研究：In this study, we report the identification and functional characterization of miR398b and its cis-NATs, a core-2/I-branching beta-1,6-N-acetylglucosaminyltransferase gene (AtC2GnT), in plant immunity. 

本文中，作者鉴定了miR398b及其顺式NAT，即β-1,6-N-乙酰氨基葡萄糖转移酶基因AtC2GnT在植物免疫中的功能。

结果1-miR398b功能鉴定：Gain- and loss-of-function assays revealed that miR398b mediates Arabidopsis thaliana susceptibility to Phytophthora parasitica by targeting Cu/Zn-Superoxidase Dismutase1 (CSD1) and CSD2, leading to suppressed expression of CSD1 and CSD2 and decreased plant disease resistance.

功能获得和功能缺失实验分析显示，miR398b通过靶向Cu/Zn-超氧化物歧化酶编码基因CSD1和CSD2，导致CSD1和CSD2基因的表达受到抑制，从而降低植株的抗病性，以此介导拟南芥对黑胫病菌（Phytophthora parasitica）的易感性。

结果2-AtC2GnT与miR398b之间的相互抑制：We further showed that AtC2GnT transcripts could inhibit miR398b-CSDs module via inhibition of pri-miR398b expression, leading to elevated plant resistance to P. parasitica. Furthermore, quantitative reverse transcription PCR (qRT-PCR), RNA ligase-mediated 5’-amplification of cDNA ends (RLM-5’ RACE), and transient expression assays indicated that miR398b suppresses the expression of AtC2GnT.

进一步的研究表明，AtC2GnT转录本可以通过抑制pri-miR398b的表达，来抑制miR398b-CSDs模块，从而提高植株对黑胫病菌的抗性。此外，qRT-PCR、RLM-5’ RACE以及瞬时表达分析表明，miR398b能够抑制AtC2GnT基因的表达。

结果3-C2GnT的功能鉴定：We generated AtC2GnT-silenced A. thaliana plants by CRISPR/Cas9 or RNA interference methods, and the Nicotiana benthamiana NbC2GnT-silenced plants by VIGS method. Pathogenicity assays showed that the C2GnT-silenced plants were more susceptible while AtC2GnT-overexpression plants exhibited elevated resistance to P. parasitica. Additionally, AtC2GnT encodes a Golgi-localized protein, and transient expression of AtC2GnT enhanced N. benthamiana resistance to Phytophthora pathogens.

作者进一步通过CRISPR/Cas9技术或RNA干扰的方法，获得了AtC2GnT沉默的拟南芥植株，并通过VIGS的方法获得了NbC2GnT沉默的烟草植株。致病试验分析表明，C2GnT基因的沉默会导致植株更易受到病原菌的侵染，而AtC2GnT过表达植株则对黑胫病菌表现出更强的抗性。此外，AtC2GnT编码一个定位于高尔基体的蛋白，AtC2GnT的瞬时表达增强了本氏烟对疫霉属病原菌的抗性。

结论：Taken together, our results revealed positive immune role of AtC2GnT and a negative regulatory loop formed by miR398b and AtC2GnT in regulating plant resistance to P. parasitica.

综上所述，本文的研究结果揭示了拟南芥AtC2GnT在植物免疫中的作用，以及一个由miR398b和AtC2GnT构成的负调节环作用于植物对黑胫病菌的抗性。

 单卫星 

doi: https://doi.org/10.1111/tpj.15792

Journal: the plant journal

First Published: May 04, 2022