近日，植物生理学与生物化学国家重点实验室李颖章课题组在Plant Physiology在线发表了题为“CYSTEINE-RICH RECEPTOR-LIKE KINASE (CRK)5 and CRK22 regulate the response to Verticillium dahliae toxins”（ https://doi.org/10.1093/plphys/kiac277）的研究论文。该研究揭示了类受体激酶CRK5/CRK22调控植物响应大丽轮枝菌毒素防卫反应的分子机制。

        植物在整个生命过程会遭受各种病原菌侵害，为了应对病原菌的入侵，植物进化出两种先天性免疫方式：PTI (pattern-triggered immunity) 和ETI (effector-triggered immunity)。研究发现，类受体激酶CRKs (cysteine-rich receptor-like kinases) 调控植物响应病原菌的PTI和ETI过程。土传真菌大丽轮枝菌能够侵染棉花等多种经济作物，并诱发黄萎病。黄萎病是严重危害这些经济作物产量和质量的主要病害之一。因此，研究植物应对大丽轮枝菌侵染的抗性机制是有效控制黄萎病发生的基础。然而，目前有关CRKs调控植物响应大丽轮枝菌防卫反应的分子机制尚不清楚。

        研究发现，CRK5和CRK22正调控拟南芥响应Vd-toxins 的防卫反应，其中，MAPK级联信号和SA信号起关键作用。表型分析证明，CRK5和CRK22增强Vd-toxins引起的细胞快速死亡、活性氧积累和胼胝质沉积，表明CRK5和CRK22正调控拟南芥响应Vd-toxins 的防卫反应。生化和遗传分析证明，CRK5和CRK22 促进MPK3/6信号通路的激活，从而调控下游的SA信号通路。萤火虫荧光素酶和免疫共沉淀实验证明，MPK3和MPK6与转录因子WRKY70互作（图1），且MPK3/MPK6 增强WRKY70的转录活性。酵母单杂交启动子活性及凝胶阻滞实验证明，WRKY70与SA信号相关转录因子TGA2和TGA6启动子互作, 直接调控TGA2和TGA6的表达。


图1. MPK3和MPK6与转录因子WRKY70互作

        综上，CRK5/CRK22通过MPK3/MPK6-WRKY70-TGA2/TGA6信号通路调控拟南芥响应Vd-toxins的防卫反应（图2）。该研究阐述了CRK5/CRK22调控拟南芥响应Vd-toxins防卫反应的分子机制，揭示了MAPK与SA信号的转导通路。研究结果丰富了植物抗黄萎病的信号调控网络, 为阐明植物抗黄萎病的分子机制提供了新的理论依据。

图2. CRK5/CRK22调控植物响应大丽轮枝菌毒素防卫反应信号转导途径模式图

        中国农业大学生物学院已毕业博士生赵军为论文第一作者，已毕业博士生孙玉慧和李欣岳参与部分研究，李颖章教授为通讯作者。该研究相关工作得到国家自然科学基金面上项目和国家转基因重大项目的资助。