《研究阐释植物激素介导的植物-病毒相互作用机制》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2021-03-10
  • 植物病毒是威胁植物健康及作物产量和品质的重要病原,给农业生产造成了严重损失。在植物寄主与病毒长期的共进化过程中,病毒能够利用多种策略改变宿主的细胞环境,从而更有利于自身复制和传播。为了应对病毒的侵染,植物也建立了多种防御机制。激素是一类内源性小分子物质,主要包括生长素(Auxin)、细胞分裂素(CKs)、赤霉素(GAs)、水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、乙烯(ET)、脱落酸(ABA)和油菜素内酯(BRs)。激素参与调控植物的多种生长发育过程,如细胞的分裂与伸长,组织与器官分化,开花与结实,成熟与衰老,以及应对外界多种生物和非生物胁迫。在不同的植物激素之间存在着广泛的协同或拮抗作用,精细调控植物响应外界胁迫反应。

    北京大学李毅教授团队一直致力于水稻病毒致病与水稻抗病毒机制相关研究,近年来聚焦赤霉素,生长素,茉莉酸等介导的水稻矮缩病毒(RDV),水稻条纹病毒(RSV)致病与水稻抗病毒机制,并取得了一系列原创性成果,在eLife,Nature Plants,PNAS, PLOS Pathogens,Molecular Plant,Cell Host and Microbe等重要刊物发表了一系列高水平研究论文,获得了国际同行的广泛认可和好评。

    近期,该团队在PLOSs Pathogens发表论题为“Current understanding of the interplays between host hormones and plant viral infections”的综述论文,系统地综述了国内外同行及该团队在植物激素介导的病毒-寄主植物相互作用机制领域的最新进展,提出了未来需要研究的问题,总结了植物激素测定方法及响应病毒侵染的标志性基因表达,为后续更深入的研究和理解植物激素在调控病毒-寄主植物的作用机制提供了参考。

  • 原文来源:https://news.bioon.com/article/6785007.html
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  • 《抗植物病毒先导化合物研究中取得新进展》

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    • 编译者:季雪婧
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    •     东莨菪素(scopoletin)和其糖基化的东莨菪苷(scopolin)是植物生物合成的重要香豆素类化合物。已有的研究表明它们在镇痛、抗炎、降血压、抗肿瘤、防治高尿酸血症等方面具有明显的药理活性。最近的研究还显示,它可以改善多巴胺能神经元的存活状况,从而促进帕金森病人运动能力的恢复;它还是一种天然有效的乙酰胆碱酯酶抑制剂,可以促进乙酰胆碱的释放,提高老年性痴呆症患者的学习和记忆能力。有意思的是,中国科学院昆明植物研究所资源植物与生物技术重点实验室近来的工作证明它们其实是烟草属植物抵御链格孢菌的重要植保素(Sun et al., 2014 Journal of Experimental Botany)。   链格孢菌(Alternaria alternata)是一种营腐生生活的病原真菌,它的不同病理小种可以侵染马铃薯、苹果、烟草、玉米、梨等很多的农作物,造成极大的经济损失。其中,链格孢菌感染导致的赤星病是烟草属植物最主要的真菌性病害。中国科学院昆明植物研究所植物次生代谢分子调控专题研究组在前期发现:scopoletin和scopolin是植物抵御病原菌的重要植保素,而且茉莉酸和乙烯这两种植物激素是它们生物合成所必须的信号(Sun et al., 2014 Journal of Experimental Botany; Sun et al., 2017 Plant Pathology)。但是,目前这两个激素信号是如何一起调控它们生物合成的分子机制仍然不清楚。该研究组通过多年的努力,首次发现了茉莉酸和乙烯信号通过协同的方式调控了scopoletin和scopolin生物合成的现象,并发现了介导这种协同调控机制的关键转录因子NaWRKY70。     载RNA修饰专题:RNA修饰隐藏的神秘调控>>领 取  研究发现,在茉莉酸甲酯(MeJA)和乙烯利(ethephon)共同作用下,这两种植保素的积累水平及其关键酶基因feruloyl-CoA 6’-hydroxylase 1(NaF6’H1)的转录水平会急剧高水平的被诱导,而单独MeJA或者ethephon处理一点也不能诱导它们的积累,表明茉莉酸和乙烯通过协同方式调控scopoletin和scopolin的合成。进一步通过转录组测序和病毒介导的基因沉默技术(VIGS)筛选到一个WRKY类的转录因子NaWRKY70,其表达模式与NaF6’H1相似,受链格孢菌诱导,以及茉莉酸和乙烯的协同诱导。通过对NaWRKY70基因沉默、基因编辑和过表达的稳定转化植株的分析,进一步证明NaWRKY70是茉莉酸和乙烯信号协同调控scopoletin和scopolin合成的关键因子。凝胶阻滞实验(EMSA)、染色质免疫共沉淀(ChIP-qPCR)和启动子激活实验(Dual-LUC)表明,NaWRKY70通过直接与NaF6’H1启动子区的W-box结构域结合并激活其表达进而调控scopoletin和scopolin的合成。此外,乙烯信号途径的关键调控因子NaEIN3-like1能够直接与NaWRKY70启动子结合并激活其表达。同时,JA信号途径重要因子NaMYC2s也间接调控NaWRKY70和NaF6’H1的表达,从而控制scopoletin和scopolin的合成。   该文章发现并提供了两种不同的植物激素通过协同的方式调控了植物“化学的防御”的典型案例,揭示了NaWRKY70整合茉莉酸和乙烯信号调控scopoletin和scopolin的分子机制。研究结果丰富了植物激素协同调控植保素的理论认识,有助于我们更深入了解植物抵抗链格孢菌的分子机制,而且为scopoletin和scopolin的“工业提取”提供了思路。   以上研究成果以Synergistic induction of phytoalexins in Nicotiana attenuata by JA and ethylene signaling mediated by NaWRKY70为题于10月23日在植物学著名期刊Journal of Experimental Botany上在线发表,中国科学院昆明植物研究所宋娜博士后为该文章第一作者,吴劲松研究员为通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金(32370311)和云南省海外高层次人才计划的资助。