《真生菌群在拟南芥中门控适当免疫能力的关键作用》

  • 来源专题:农业生物安全
  • 编译者: 刘小燕
  • 发布时间:2023-09-02
  • 尽管许多研究表明微生物可以异位刺激或抑制植物的免疫反应,但整个预先存在的微生物群是否确实是植物免疫反应正常发展所必需的这个基本问题仍然没有答案。利用最近开发的以泥炭为基础的植物生长系统,我们发现在缺乏天然微生物群的情况下生长的拟南芥缺乏年龄依赖性的植物免疫反应成熟,并且在模式触发免疫的几个方面存在缺陷。无性系植物对紫丁香假单胞菌和真菌病原体灰霉病菌的感染表现出高度敏感性。微生物群介导的免疫能力受到丰富营养条件的抑制,表明宿主、微生物群和非生物环境之间存在三方相互作用。从健康的拟南芥叶片内圈中提取48株可培养菌株,合成的微生物群能够恢复与土壤来源菌群接种的植物相似的免疫能力。相反,一个由52个成员组成的合成叶片微生物群过度刺激了免疫转录组。总之,这些结果为益生菌群在控制植物适当的免疫能力和年龄依赖性免疫中的因果作用提供了证据。
  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41477-023-01501-1?error=cookies_not_supported&code=16bc3db2-a6bb-40be-8e80-e5ac67a42ba7
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  • 《遗传发育所发现snoRNP在热精胺介导的拟南芥生长发育中的作用》

    • 来源专题:转基因生物新品种培育
    • 编译者:姜丽华
    • 发布时间:2022-12-07
    •   多胺(polyamines)广泛存在于细菌、酵母、动物和植物中。多胺的主要存在形式为腐胺(Putrescine,Put)、亚精胺(Spermidine,Spd)和精胺(Spermine,Spm)。多胺曾被认为是潜在的植物激素,调控植物生长发育和环境适应的多个方面,但由于内源含量远高于经典的植物激素,且信号转导途径不明确,近年来被认为仅作为生长调节物质发挥功能。1979年,热精胺(Thermospermine,T-Spm)在嗜热菌(Thermus thermophilus)中得到鉴定,是精胺的同分异构体。拟南芥中热精胺合成缺陷突变体的表型与腐胺、亚精胺和精胺缺陷突变体的表型存在显著差异,说明热精胺在植物体内可能存在特异的功能和信号转导途径。   中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员李家洋研究组通过测定拟南芥体内多胺的含量,发现热精胺的内源含量显著低于腐胺、亚精胺和精胺,达到经典植物激素的范围。热精胺合成突变体acl5的株高显著降低,且在靠近根茎连接处的根部出现瘤状结构。为解析热精胺调控植物生长发育的机制,科研团队开展大规模抑制子筛选,获得了50多个acl5瘤状结构的抑制子(Suppressors of acl5 nodule structure,san)。科研人员对其中两个抑制子san1和san2开展深入研究发现,SAN1和SAN2分别编码box H/ACA和box C/D snoRNP复合体的核心蛋白NAP57和NOP56,并分别在保守的TruB N和Nop结构域发生了点突变。细菌、酵母和动物中的过往研究表明,box H/ACA和box C/D snoRNP复合体分别由四个核心蛋白及相应的小分子核仁RNA(snoRNA)组成,分别负责核糖体RNA(rRNA)的假尿嘧啶化修饰和2'-O-甲基化修饰,与核糖体的生物合成、活性以及癌症等疾病的发生密切相关。植物中box H/ACA和C/D snoRNP复合体的核心蛋白与酵母和动物中的核心蛋白高度同源,但目前对snoRNP复合体在植物中的功能研究有限。   通过rRNA假尿嘧啶化修饰的质谱定量分析,研究发现acl5中假尿嘧啶化修饰水平与野生型相比无明显差异,而acl5 san1中假尿嘧啶化修饰水平显著降低,表明SAN1中的点突变导致box H/ACA snoRNP功能的损伤。科研人员利用高通量测序技术检测了5.8S、18S、25S rRNA中的2'-O-甲基化修饰位点及程度发现,acl5的2'-O-甲基化修饰水平与野生型相比无明显差异,而acl5 san2中rRNA的2'-O-甲基化修饰水平出现全局性降低,表明SAN2在rRNA 2'-O-甲基化修饰中发挥重要功能。   在拟南芥中,腐胺、亚精胺、精胺和热精胺是主要类型的多胺,它们的内源含量和生物学功能存在差异。该研究发现热精胺的内源水平约为1 μg/g,接近内源植物激素的范围。研究通过遗传筛选鉴定到acl5的抑制子蛋白SAN1/NAP57和SAN2/NOP56,分别是box H/ACA snoRNP和box C/D snoRNP中的核心组分,在rRNA的假尿嘧啶化修饰和2'-O-甲基化修饰中发挥关键作用。因此,热精胺通过调控snoRNP复合物的功能调节拟南芥的株高和瘤状结构的形成,对snoRNP功能的深入解析有望阐明植物中热精胺的信号转导机制。   该研究将rRNA修饰和热精胺介导的植物生长发育关联起来,为研究热精胺调控植物生长发育的机制提供了重要证据。由于热精胺内源含量较低,可能作为一类新的植物激素发挥功能,未来需开展更多acl5抑制子的分析及snoRNP功能的深入研究,对揭示热精胺在植物中的完整信号转导途径具重要意义。   11月15日,相关研究成果以SnoRNP is essential for thermospermine-mediated development in Arabidopsis thaliana为题,发表在《中国科学:生命科学》(SCIENCE CHINA Life Sciences)上。研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发计划、中国科学院青年创新促进会和中国科学院关键技术人才计划的支持。
  • 《Science | 拟南芥叶际噬菌体Tailocin在病原菌群体中抑制竞争者》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-06-19
    • 2024年6月14日,犹他大学Talia L. Karasov团队联合伦敦大学学院 Hernán A. Burbano团队于Science发表了题为A phage tail–like bacteriocin suppresses competitors in metapopulations of pathogenic bacteria 的研究论文。 前期研究表明,与农业和临床病原体爆发不同,野生拟南芥(Arabidopsis thaliana)群体被遗传多样的假单胞菌(Pseudomonas)群体定殖,而不存在主导菌株。Pseudomonas viridiflava感染包含多个共存的菌株,甚至在单株植物中也是如此。是什么阻止了单一病原体谱系的传播?宿主免疫多样性可能有助于病原体多样性,但植物微生物群也可能发挥作用。鉴于噬菌体及其衍生元素的常见性以及其在假单胞菌群体中的株特异性杀伤活性,研究假设对噬菌体成分敏感性的差异可能抑制特定菌株的传播。  该研究发现了一个在病原菌株中保守存在的丰富病毒簇。这个簇并不编码完整的噬菌体,而是编码一种尾菌素(tailocin),一种细菌用于杀死竞争细菌的噬菌体衍生元素。每个病原性假单胞菌菌株携带少数几种不同的尾菌素变体,靶向共存病原体外膜中的可变多糖。对历史植物标本的分析表明,同样的尾菌素和外膜变体在假单胞菌群体中至少存在了两个世纪,表明一组定义的尾菌素单倍型和受体的持续使用。结果支持一个模型,即共存的假单胞菌菌株的尾菌素和外膜在野生拟南芥群体中协同进化。这些不同的尾菌素和外膜单倍型在时间和空间上得以维持。