客户文章 | DAP-seq技术在NAC转录因子负调控水稻对稻瘟病免疫反应分子机制研究中的应用

植物会面临各种生物和非生物胁迫。为了适应环境、抵御胁迫，植物进化出了复杂的基因表达重编程机制，从而激活自身免疫反应，在这个过程中往往需要多种不同的转录因子参与。NAC转录因子家族是植物基因组中大的转录因子家族之一，也是植物特有的转录因子。水稻中多个ONAC成员参与水稻免疫反应。

2022年10月29日，浙江大学农业与生物技术学院宋凤鸣课题组的新研究成果，发表在学术期刊Journal of Integrative Plant Biology上，文章题目为“The NAC transcription factor ONAC083 negatively regulates rice immunity against Magnaporthe oryzae by directly activating transcription of the RING-H2 gene OsRFPH2-6”。该期刊的影响因子为9.106。该研究使用DNA亲和纯化测序(DAP-seq) 技术鉴定了水稻中转录因子ONAC083的结合基序和靶基因。进一步研究揭示了OsNAC083通过结合ACGCAA元件影响OsRFPH2-6转录，进而负调控水稻对稻瘟病的抗性。

NAC转录因子通过与启动子中特定的顺式元件结合，调节下游基因的表达，在植物免疫中发挥关键作用。其中，NAC家族转录因子成员ONAC083对生物和非生物胁迫都有响应性，然而其确切的功能和分子机制尚不清楚。

该研究发现ONAC083是一个核定位的转录激活子，其表达受稻瘟病菌侵染的诱导。敲除ONAC083后，增强了水稻植株对稻瘟病的抗性，提高了几丁质诱导的模式触发免疫反应(PTI)；过表达ONAC083后削弱了水稻植株对稻瘟病的抗性及免疫反应。但是，ONAC083并不影响水稻对白叶枯病的抗性。

图1. 转录因子ONAC083与ACGCAA元件的结合活性分析(A为DAP-seq鉴定结果)

此外，在82个基因的启动子中发现了ONAC083的结合位点，并发现ONAC083特异性地与一个具有核心序列ACGCAA的保守元件结合。ONAC083通过直接与ACGCAA元件结合，激活了OsRFPH2-6、OsTrx1和OsPUP4基因的转录。OsRFPH2-6编码一个具有N端跨膜区和C端RING结构域的RING-H2蛋白，该蛋白能够负调控水稻对稻瘟菌和几丁质诱导的PTI免疫反应。这些结果表明，ONAC083通过结合OsRFPH2-6基因启动子中的ACGCAA元件，直接激活OsRFPH2-6的转录，从而负向调控水稻对稻瘟病菌的免疫反应。该研究为水稻NAC转录因子在免疫反应中的分子调控网络提供了一个新的视角。