《版纳植物园揭示低温增强植物免疫应答分子机理》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2024-04-26
  •     温度变化影响植物对病原体的免疫应答。低温促进植物的免疫反应,这一过程可能涉及植物激素水杨酸(SA)信号转导途径。然而,低温信号如何协调SA信号调控植物免疫反应的潜在机制尚不完全清楚。

        中国科学院西双版纳热带植物园植物环境适应性研究组揭示了低温增强植物免疫应答的分子机理,证实了低温信号级联反应的核心转录因子ICE1对于拟南芥在低温条件下对丁香假单胞菌的免疫应答必不可少。机理研究发现,ICE1与SA受体NPR1和关键转录因子TGA3互作,形成蛋白复合体并正调控SA介导免疫反应。ICE1直接结合SA下游响应基因PR1的启动子并激活其转录,NPR1和TGA3可以增强ICE1对PR1的转录激活。进一步,表型分析表明,ICE1是低温和水杨酸信号的关键调控节点,整合低温与SA信号,增强拟南芥对病原体的免疫应答。该研究揭示了ICE1调控植物免疫应答的新功能,剖析了NPR1-TGA3/ICE1模块对植物在低温条件下抵抗病原菌侵染的作用。解析ICE1协调与免疫应答相关环境信号的关键作用,可以拓宽科学家对植物–病原体–环境相互作用的认知。

        相关研究成果以INDUCER?OF?CBF?EXPRESSION 1 promotes cold-enhanced immunity by directly activating salicylic acid signaling为题,发表在《植物细胞》(The Plant Cell)上。研究工作得到国家自然科学基金和云南省应用基础研究计划等的支持。

  • 原文来源:https://www.cas.cn/syky/202404/t20240412_5011410.shtml
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    • 1月12日,武汉植物园果树分子育种学科组在植物学著名期刊New Phytologist在线发表了题为Two R2R3-MYB Genes Cooperatively Control Trichome Development and Cuticular Wax Biosynthesis in Prunus persica 的研究论文。该研究揭示了油桃形成的分子机理,为桃果实外观品质遗传改良提供了理论与技术支撑。   油桃(nectarine)是普通桃(peach)的变种,起源于中国。油桃果皮质地明显不同于普通桃:油桃果实表皮无毛,光滑发亮、颜色鲜艳,好似涂了一层油;而普通桃果实表皮有绒毛,颜色较暗、无亮光。研究发现,控制油桃果实无毛性状的G位点包含一个PpMYB25候选基因,通过对油桃品种PpMYB25基因的克隆、测序,发现该基因的第三个外显子包含一个6 kb大小的逆转座子。该逆转座子的插入导致PpMYB25基因在油桃果实中不表达或功能丧失。   有趣的是,通过扫描电镜观察油桃和普通桃果实表皮特征,发现二者除了表皮毛差异外,表皮蜡质的结构也大不相同,随后的GC分析进一步证实了油桃和普通桃果实表皮蜡质含量存在差异。通过生理生化和转基因等一系列研究,发现PpMYB25激活下游同源基因PpMYB26的表达,它们共同促进表皮毛的发育和表皮蜡质的积累,从而使普通桃果实具有多毛灰暗的表皮。而在油桃中,由于PpMYB25基因失活,PpMYB26及其他表皮毛发育基因以及表皮蜡质合成基因表达随之受阻,表皮毛发育无法起始,同时表皮蜡质积累减少,使得油桃果皮呈现光亮无毛的表型。   该研究揭示了桃PpMYB25和PpMYB26协同调控果实表皮毛发育和表皮蜡质积累,当它们的表达同时受到干扰后,就产生了桃的变种——油桃(图1)。由于果实表皮蜡质合成可有效地防止果实水分散失,所以研究结果为改良桃果实耐贮藏性提供了新思路。
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    •     相分离作为生物大分子在细胞内形成无膜结构,在生物体的发育和信号转导过程中发挥着重要功能。植物光周期调控因子CONSTANS (CO)蛋白能够与核转录因子NF-YB2和NF-YC9互作,共同激活开花关键基因FLOWERING LOCUS T (FT)的表达,进而促进植物成花转换。而相分离在这个过程中是否发挥作用以及具体的分子机制仍不清楚。     近日,中国科学院华南植物园农生中心侯兴亮研究员和新加坡南洋理工大学缪岩松副教授通过合作研究揭示了相分离在植物开花过程中的具体调控机制。研究发现CO、NF-YB2和NF-YC9蛋白在植物中可形成相分离,为深入解析其具体的形成机制和调控功能,研究人员分别利用原生质体、体外实验体系以及转基因植株检测这些转录因子对FT基因表达的调控。结果发现,CO蛋白在光信号响应下逐渐积累,并从扩散状态形成聚集的渗透簇,这一过程依赖于B-box基序;而NF-YB2和NF-YC9与CO通过多价共组装,维持CO液相凝聚体组装状态和转录活性,阻止CO抑制性慢扩散凝聚体的形成,后者会阻碍FT表达的激活。     为了探明NF-Y因子如何维持CO/NF-YB2/NF-YC9凝聚体具有流动性,从而开花基因的转录激活。研究人员发现NF-YC9的内在无序区域(IDR)包含一个多谷氨酰胺(polyQ)基序,通过优化谷氨酰胺残基重复次数能够调节CO/NF-YB2/NF-YC9凝聚体的功能物质属性,并影响CO的功能。CO/NF-YB2/NF-YC9识别特定的FT启动子,形成的CO/NF-YB2/NF-YC9/FT凝聚体具有液相流体性,从而允许FT的转录激活。     该研究揭示了相分离在植物成花转换过程中的关键作用,阐明植物如何通过调控转录因子凝聚体状态这一微妙的策略精确控制开花进程,为植物光周期成花途径机制的认识提供了新的见解。相关研究成果已近期发表在国际学术期刊The EMBO Journal上。中国科学院华南植物园博士后黄翔和新加坡南洋理工大学博士后马智明为该论文共同第一作者,侯兴亮研究员和缪岩松副教授为共同通讯作者。该项研究得到广州市科技计划、广东省重点领域研发计划等项目的资助。论文链接:https://www.embopress.org/doi/full/10.1038/s44318-024-00293-0