植物醌类化合物的受体被发现学术资讯

来源：iPlants2020年9月3日，Nature杂志在线发表了来自日本日本理化学研究所Ken Shirasu课题组题为“Quinone perception in plants via leucine-rich-repeat receptor-like kinases ”的研究论文。该研究首次确认用醌类化合物处理拟南芥会导致胞质钙浓度上升和诱导防御相关反应，并进一步通过遗传筛选得到拟南芥中感受醌类化合物的受体是富含亮氨酸的重复受体样激酶（LRR-RLKs），即命名为CARD1基因。醌类化合物是一类由各种物种合成的次级代谢产物，其中都含有醌式结构，主要分为苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌四种类型。在植物中，醌的一般功能以及受体和信号传导机制尚未确定。之前研究表明，宿主植物分泌的醌类化合物 2,6-二甲氧基-1,4-苯醌(DMBQ)，可以被根寄生植物感知，并且导致寄生植物长出吸器(特殊的取食结构），从而能够寄生在宿主植物上。因此，至少表明在根寄生植物中具有感知醌类化合物DMBQ的受体存在。主要的醌类化合物分子式

该研究首先将DMBQ和其他醌类化合物处理拟南芥，意外的发现拟南芥的胞质钙浓度（[Ca2+] cyt）上升，并且快速激活了有丝分裂原的蛋白激酶（MAPK），同时又不影响ROS的产生，说明了拟南芥中也有DMBQ的受体。因此，该研究基于DMBQ处理后会导致生物发光的Ca2+指示剂DICE的亮度变强的结果，通过EMS诱变正向遗传筛选到DMBQ处理后DICE不变亮的突变体cannot respond to DMBQ 1-1 ，并且进一步通过图位克隆的方法确认CARD1为编码富含亮氨酸的重复受体样激酶（LRR-RLK）VIII-1亚家族的一个基因。并且进一步表明在拟南芥中DMBQ触发与防御相关的基因表达，而card1突变体显示出针对细菌病原体的免疫力降低，暗示了醌在防御和应激相关基因诱导以及气孔依赖性免疫中起作用。此外，该研究还从其他寄生植物中克隆了CARD1类受体基因。此外除DMBQ以外，AtCARD1，PjCADLs和SaCADLs 等各物种的受体蛋白也可以感知其他醌，这表明这种分子的传感机制更为普遍。综上所述，该研究证明醌类化合物通过膜结合受体在植物中充当信号分子，并且诱导植物免疫反应。该研究在植物科学领域开辟了一个有趣的新领域，有助于我们更好地了解醌类化合物在寄生植物形成吸盘和非寄生植物的免疫反应中的信号传导途径。

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