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晋鹏

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[交流] [优秀文章推荐] 李传友研究组解析茉莉酸调控植物免疫的转录重编程已有1人参与

      茉莉酸是来源于不饱和脂肪酸的植物免疫激素。其生物合成途径和化学结构与高等动物中的免疫激素前列腺素有极高的类似性。对应于机械伤害、咀嚼式昆虫和死体营养型病原菌的侵害，植物激活茉莉酸信号通路，启动并级联放大茉莉酸介导的转录重编程，从而产生有效的防御反应。但目前对茉莉酸激活植物免疫转录重编程的机理所知甚少。

      中国科学院遗传与发育生物学研究所李传友研究组长期以番茄为模式研究茉莉酸调控植物免疫的分子机理。该研究组最近的研究发现，茉莉酸信号通路的核心转录因子MYC2通过正向调控机械损伤相关基因及病程相关基因等与抗病抗虫密切相关的基因的表达实现植物对病虫侵害的有效防御。利用染色质免疫共沉淀--测序（ChIP-Seq）与全基因组表达谱--测序（RNA-Seq）相结合的手段，李传友研究组在番茄全基因组范围内确定了一系列MYC2直接结合的靶标基因。令人感兴趣的是，李传友研究组发现MYC2直接结合的靶标基因中富含转录因子基因，表明MYC2是茉莉酸信号通路中高层级的转录调控元件。进一步研究表明MYC2与其直接结合的次级转录因子形成一系列的转录级联调控模块（transcription module）。这些转录级联调控模块在免疫转录重编程的激活和级联放大中起至关重要的作用。这一发现对于人们深入理解茉莉酸调控植物抗病抗虫的机理具有重要意义，并为番茄抗病抗虫分子育种提供了重要的理论指导。

      该研究结果已于2017年7月21日在线发表于The Plant Cell (DOI:10.1105/tpc.16.00953)。李传友研究组的杜敏敏博士和山东农业大学的赵久海教授是该论文的共同第一作者。该研究得到中国科学院战略性先导专项、科技部、农业部和国家自然科学基金委的资助。

      The hormone jasmonate (JA), which functions in plant immunity, regulates resistance to pathogen infection and insect attack through triggering genome-wide transcriptional reprogramming in plants. We show that the basic helix-loop-helix transcription factor (TF) MYC2 in tomato (Solanum lycopersicum) acts downstream of the JA receptor to orchestrate JA-mediated activation of both the wounding and pathogen responses. Using chromatin immunoprecipitation sequencing (ChIP-seq) coupled with RNA sequencing (RNA-seq) assays, we identified 655 MYC2-targeted JA-responsive genes. These genes are highly enriched in Gene Ontology categories related to TFs and the early response to JA, indicating that MYC2 functions at a high hierarchical level to regulate JA-mediated gene transcription. We also identified a group of MYC2-targeted TFs (MTFs) that may directly regulate the JA-induced transcription of late defense genes. Our findings suggest that MYC2 and its downstream MTFs form a hierarchical transcriptional cascade during JA-mediated plant immunity that initiates and amplifies transcriptional output. As proof of concept, we showed that during plant resistance to the necrotrophic pathogen Botrytis cinerea, MYC2 and the MTF JA2-Like (JA2L) form a transcription module that preferentially regulates wounding-responsive genes, whereas MYC2 and the MTF ETHYLENE RESPONSE FACTOR.C3 (ERF.C3) form a transcription module that preferentially regulates pathogen-responsive genes.

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