水稻U-box E3泛素连接酶OsPUB41通过降解OsPALs负调控稻瘟病抗性的分子机制

研究人员通过转录组分析和定量PCR鉴定，发现水稻U-box E3泛素连接酶OsPUB41在稻瘟病侵染后显著诱导表达。通过构建OsPUB41基因敲除和过表达转基因植株，揭示了OsPUB41作为活性E3连接酶，通过泛素-蛋白酶体系统降解木质素合成关键酶OsPAL1及其同源蛋白，从而抑制细胞壁强化和病原菌防御。该研究为水稻抗病育种提供了新靶点，首次阐明PUB蛋白通过调控苯丙烷代谢通路影响稻瘟病抗性的分子机制。

　　

植物U-box（PUB）蛋白作为最小的E3泛素连接酶亚家族，在植物生长发育和逆境响应中发挥关键作用。这项研究通过转录组分析和qPCR技术，首次鉴定出水稻OsPUB41基因受稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）侵染显著诱导。研究人员利用基因编辑技术构建了OsPUB41敲除和过表达株系，发现该蛋白具有典型E3泛素连接酶活性，能够特异性泛素化降解苯丙氨酸解氨酶（OsPAL1及其同源蛋白）——木质素生物合成的限速酶。

实验数据显示，OsPUB41功能缺失导致OsPALs蛋白积累，促进木质素沉积并增强细胞壁机械强度，有效限制稻瘟病菌的入侵。有趣的是，OsPUB41敲除植株在保持正常农艺性状的同时显著提升抗病性，而过表达株系则表现出敏感性增强。这一发现揭示了E3泛素连接酶通过调控苯丙烷代谢通路影响植物免疫的新机制，为利用CRISPR/Cas9技术创制抗病高产水稻品种提供了理论依据。