首页近日，植物病虫害综合治理全国重点实验室作物病原生物功能基因组研究创新团队在植物学顶级期刊《植物细胞》（The Plant Cell）上发表题为“Phosphorylation and ubiquitination synergistically promote the degradation of OsRbohB to modulate rice immunity”的研究论文。该研究首次系统阐明了磷酸化与泛素化两种翻译后修饰通过协同互作精准调控OsRbohB蛋白稳定性，进而调控水稻广谱抗病性的分子机制，为作物抗病育种提供了新策略。
具有广谱抗性（Broad-Spectrum Resistance, BSR）的作物因能抵抗多种病原菌株或病原物种，在绿色植保中具有重要应用价值。在植物—微生物互作中，活性氧（ROS）作为关键信号分子参与免疫信号转导，而NADPH氧化酶家族成员Rboh是ROS产生的核心酶类。由于ROS稳态平衡对植物免疫与生长调控至关重要，如何通过调控Rboh蛋白积累以增强广谱抗性，一直是未解决的科学问题。
本研究首次证实过表达OsRbohB可显著增强水稻对稻瘟病菌和白叶枯病菌的抗性，凸显其广谱抗病潜能。机制研究表明，钙依赖性蛋白激酶OsCPK4直接靶向OsRbohB的N端，通过磷酸化其第322和326位丝氨酸残基（Ser322/Ser326）调控蛋白稳定性；有趣的是，模拟磷酸化修饰反而削弱免疫反应，暗示磷酸化可能作为负调控信号。进一步通过酵母文库筛选，鉴定出RING型E3泛素连接酶OsRING142，该酶特异性介导OsRbohB第266位赖氨酸（Lys266）的泛素化修饰，促进其通过26S蛋白酶体途径降解。关键创新点在于，OsCPK4介导的磷酸化会增强OsRING142的泛素化效率，形成“磷酸化—泛素化—降解”的协同调控链条。当两者修饰位点同时突变时，水稻表现出更强抗病性，证实该协同机制是免疫平衡的核心枢纽。
本研究不仅首次发现OsRbohB作为广谱抗病的关键蛋白，还创新性提出其N端磷酸化与泛素化共同构成免疫响应的“精准制动器”，通过适时衰减ROS爆发以平衡植物生长与免疫防御。该成果为作物抗病遗传改良提供了新靶点与材料，并为解析植物免疫稳态调控网络提供了新视角。
植物病虫害综合治理全国重点实验室博士后陶辉为该论文的第一作者，宁约瑟研究员为论文通讯作者。中国农业大学郭海龙教授、华中农业大学谢卡斌教授、上海交通大学范江波副教授等参与了研究工作。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国农业科学院农业科技创新工程等项目的资助。
OsCPK4磷酸化和OsRING142泛素化协同调控OsRbohB
文章链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koaf276