擬南芥中DNA主動去甲基化在MAMPs觸發免疫反應中的關鍵作用

植物先天免疫系統依賴細胞膜上的模式識別受體

（PRRs）

識別病原菌微生物相關分子模式

（MAMPs）

，觸發病原觸發的免疫反應

（PTI）

而抵抗侵染。免疫反應通常會引起基因表達的轉錄重程式設計，這是宿主啟動快速有效抗病反應的關鍵步驟。相關基因表達受順式元件、反式元件和表觀修飾等因素的精準調控。DNA甲基化的動態變化影響染色體的開放性和基因轉錄活性，然而其調控MAMPs觸發的免疫反應和基因表達的機制仍待研究。

2022年3月12日，中農業大學李博教授團隊在

Journal of Genetics and Genomics

線上發表華題為“

Active DNA demethylation regulates MAMP-triggered immune priming in Arabidopsis

”的研究論文，發現了DNA主動去甲基化在MAMPs觸發的免疫反應中發揮關鍵作用，併為研究DNA去甲基化調控免疫基因表達提供了新線索。

該研究發現擬南芥DNA去甲基化酶

rdd

三突變體

（

ros1 dml2 dml3

）

可使細菌鞭毛蛋白flg22誘導的抗病性完全喪失，表明DNA去甲基化過程在flg22誘導的免疫反應中發揮重要作用。轉錄組分析發現rdd突變體中受flg22誘導表達的基因數目明顯少於野生型，且隨著時間延長其差異增大，表明rdd對轉錄重程式設計的影響在PTI過程中逐漸增強。全基因組甲基化測序發現flg22誘導基因組產生大量特異依賴RDD的DNA去甲基化事件，其中水楊酸（salicylic acid， SA）訊號通路和抗微生物次生代謝相關基因的啟動子甲基化水平顯著降低，其表達被上調且受

rdd

突變抑制。進一步分析發現

rdd

突變體中flg22誘導的SA與糖基化水楊酸（SA glucoside， SAG）積累量顯著低於野生型，證實DNA去甲基化直接調控SA合成和代謝相關基因的表達。

該研究揭示了DNA去甲基化過程的關鍵酶和相關元件是植物PTI免疫誘導抗性所必需的，為進一步探究植物先天免疫過程中調控DNA去甲基化的方式提供了依據。

擬南芥DNA主動去甲基化調控MAMPs誘導的免疫啟用。A：擬南芥DNA去甲基化酶突變體中flg22誘導抗性的變化；B：透過轉錄組比較發現flg22誘導的差異表達基因；C：flg22誘導的SAG在rdd突變體中顯著降低；D：野生型和rdd突變體中差異甲基化區域（DMRs）的數量對比；E：DNA主動去甲基化調控免疫啟用的模式圖。

華中農業大學農業微生物學國家重點實驗室、植物科學技術學院博士生

黃夢玲

和

章穎

為該論文共同第一作者，

李博

教授為通訊作者。相關工作得到國家自然科學基金、華中農業大學新進高層次人才科研啟動專案和華中農業大學自主科技創新基金等資助。

論文連結：

https://doi.org/10.1016/j.jgg.2022.02.021