近日，上海市农业生物基因中心研究团队在Frontiers in Plant Science杂志上发表了题为“Overexpressing PpBURP2 in Rice Increases Plant Defense to Abiotic Stress and Bacterial Leaf Blight”的研究论文，揭示了苔藓植物PpBURP2基因增强水稻的非生物胁迫和白叶枯病抗性的分子机制。

陆地环境多变，常出现干旱、重金属离子、辐射和高低温等极端变化。植物在征服陆地过程中，必须进化自身形态和生理来适应陆地环境。苔藓是最早适应旱地生活的植物之一并在地球上广泛分布。因此苔藓是研究植物适应干旱的理想模式植物。植物陆地适应过程中形成的特异性蛋白，有可能在植物的抗旱性中有重要价值。

BURP类蛋白是一类仅在植物中出现的蛋白，与植物抗非生物胁迫有关，其位于细胞外质体，但如何影响植物的抗逆性仍不知道。研究团队首先进行蛋白序列进化树分析发现高等单子叶和双子叶植物的BURP蛋白起源于苔藓植物，克隆苔藓PpBURP2基因并在水稻中异位表达，发现PpBURP2能增强水稻在苗期和成株期的抗旱性和耐盐性。进一步研究发现PpBURP2基因的异位表达也能减轻重金属镉离子对水稻的毒害性，并能降低叶片中的含镉量。生理生化检测发现PpBURP2异位表达改善了胁迫处理下水稻的氧化还原反应平衡和木质素积累，同时转基因植株光合效率也明显高于对照。为了进一步了解其分子机制，研究团队对转基因植株进行转录组学测序，发现在能量代谢、次生代谢和防卫等基因等存在明显差异。从这些差异基因中，他们发现有两个抗病基因：抗白叶枯病基因xa25和稻瘟病基因Pi25，白叶枯病菌接种也显示PpBURP2基因增强了水稻抗病能量。该团队下一步探索该基因是如何调控这些抗性的。他们利用RicePPINet工具发现BURP蛋白与多个受体类蛋白激酶和细胞分裂原激活的蛋白激酶的激酶互作。酵母双杂和双分子荧光蛋白互补试验进一步证实了PpBURP2和OsMKK2在体内外的互作，推测正是外质体上的BURP蛋白与MKK蛋白互作传递外界环境胁迫信号启动胁迫相关的转录因子。这些研究结果暗示BURP2类蛋白横跨低等植物到高等植物，以一种保守的网络调控形式来应对陆地复杂的外部环境，为农作物抗逆育种提供了新的抗性基因打下基础。

这项研究得到了来自国家自然科学基金和上海市自然科学基金资助。原文链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.812279/full。