GPI锚定蛋白GmLLG1/2与GmLMM1及GmRALFs协同调控大豆免疫与抗病性的分子机制

本研究揭示了大豆GPI锚定蛋白GmLLG1/2通过负调控模式触发免疫（PTI）和抗病性，与malectin-like RLK GmLMM1互作并响应RALF肽（GmRALF1/18），形成新型免疫调控模块。突变体Gmllg1 Gmllg2显著增强对细菌和卵菌的抗性且产量性状正常，为大豆抗病育种提供潜在靶点。

　　

摘要

研究发现大豆GPI锚定蛋白GmLLG1和GmLLG2作为植物免疫负调控因子，通过抑制flg22诱导的活性氧（ROS）爆发和MAPK激活，降低对病原菌（如Pseudomonas syringae pv. glycinea和Phytophthora sojae）的抗性。CRISPR-Cas9构建的Gmllg1 Gmllg2双突变体表现出增强的PTI反应和病原抗性，但产量性状无显著影响。

引言

大豆是全球重要的粮油作物，但病害威胁日益严重。植物通过细胞表面模式识别受体（PRRs）如FLS2和共受体BAK1识别病原相关分子模式（PAMPs），激活PTI。本研究聚焦GPI锚定蛋白（GPI-APs）与malectin-like RLKs（如GmLMM1）的协同作用，填补了大豆免疫调控机制的空白。

结果

1. 构建Gmllg1 Gmllg2突变体
系统鉴定7个大豆GPI-APs（GmLLG1-7），其中GmLLG1/2与拟南芥AtLLGs同源且含保守RALF结合基序（KEGKEGLD）。通过CRISPR-Cas9获得Gmllg1 Gmllg2双突变体，其flg22诱导的ROS和MAPK激活显著增强。

2. 突变体增强免疫与抗病性
Gmllg1 Gmllg2对Psg和P. sojae的抗性提升2-3倍，防御基因（GmPR1、GmWRKY71-2）表达上调。过表达GmLLG1/2则抑制PTI反应，增加病原易感性。

3. GmLLG1/2与GmLMM1协同调控
转录组分析显示，GmLLG1/2和GmLMM1共同调控1849个差异表达基因（DEGs），其中植物-病原互作通路基因富集。Co-IP和荧光互补实验证实GmLLG1/2与GmLMM1互作，并调控其质膜定位。

4. GmRALF1/18的负调控作用
鉴定到两个负调控免疫的RALF肽（GmRALF1/18），其通过YISY基序与GmLLG1/2结合。Gmralf1和Gmralf18突变体均表现出增强的PTI反应和病原抗性。

5. 突变体的农艺性状分析
Gmllg1 Gmllg2突变体茎长、百粒重等产量性状与野生型无差异，而Gmlmm1则出现叶片坏死和产量下降，提示GmLLG1/2是更安全的抗病育种靶点。

讨论

研究首次揭示GmRALF1/18-GmLLG1/2-GmLMM1模块在大豆免疫中的负调控作用。与拟南芥不同，该模块抑制FLS2-BAK1互作，可能反映物种特异性调控机制。单倍型分析发现GmLLG2在栽培种中受强烈选择，其优异单倍型（如hap-0）与百粒重和含油量正相关。

实验方法

采用CRISPR-Cas9构建突变体，通过农杆菌介导的瞬时表达、荧光互补（BIFC）、GST pull-down等技术验证蛋白互作。病原接种和ROS检测遵循标准流程，RNA-seq数据经Novogene公司分析。

意义

该研究为大豆抗病育种提供新策略，GmLLG1/2的编辑可在不牺牲产量的前提下增强广谱抗性，具有重要应用潜力。