The metacaspase–Peps–PEPR immune module confers resistance to Fusarium head blight in wheat

生物 激发子 镰刀菌 系统获得性抵抗 免疫系统 植物抗病性 病菌 先天免疫系统 植物 微生物学 突变体 生物化学 免疫学 拟南芥 基因
作者
Yifan Dong,Qi An,Yi He,Yue Zhang,Ge Guo,Changsheng Zhang,Yicong Zhang,Xiaobo Xia,Yuhua Wang,Shiyu Zhang,Dong‐Lei Yang,Wujun Ma,Ryan Whitford,Xiujuan Yang,Zhengguang Zhang,Gang Li
出处
期刊:The Plant Cell [Oxford University Press]
卷期号:37 (8) 被引量:5
标识
DOI:10.1093/plcell/koaf177
摘要

Pathogens constantly attack staple crops, leading to substantial yield losses. Plant-pathogen interactions activate endogenous plant-secreted peptides, which act as immunity inducers and are promising breeding targets for enhancing crop resistance to pathogens. However, the identification and mechanisms of immunogenic peptides in staple crops remain largely unexplored. Here, we demonstrated that plant elicitor peptides (TaPeps) in wheat (Triticum aestivum), processed by a metacaspase, are competent to trigger plant immunity and contribute to resistance against Fusarium head blight (FHB). Using exogenous phytocytokine peptide screens, we identified 3 potential TaPeps acting as elicitors that significantly improve FHB resistance. Mechanistically, these elicitors activate innate immune signals and calcium dynamics in response to the Fusarium pathogen via wheat PEP RECEPTOR 1. Overexpression of endogenous PRECURSOR OF PEPs (TaPROPEPs) further reduces FHB severity. Moreover, we characterized the natural form of TaPeps in planta, revealing that the wheat Type-II metacaspase TaMCA-IIa cleaves TaPROPEPs at a conserved arginine residue, promoting TaPep maturation and immune activation. In Tamca-IIa mutants, the efficiency of TaPep maturation was decreased and calcium dynamics were impaired, resulting in FHB susceptibility. Conversely, overexpressing TaMCA-IIa in wheat enhanced the immune response and FHB resistance without causing pleiotropic growth penalties. Our findings highlight TaPeps as potential immune-inducing biologicals for crop protection and uncover the metacaspase-Peps-receptor module in mediating plant disease resistance.
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