大豆应对缺铁胁迫、马铃薯赤霉病毒素生物合成、抵御病毒感染的蛋白互作

来源：植物科学最前沿

植物抗非生物胁迫

江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部长江下游平原农业环境重点实验室褚清南团队研究鉴定出大豆应对缺铁胁迫的代谢机制

为了阐明豆科植物对铁缺乏环境的适应机制，江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部长江下游平原农业环境重点实验室褚清南团队对开花期大豆在铁充足和铁缺乏下的代谢组学和生理学进行了综合分析。他们的研究结果表明，在铁缺乏条件下生长的大豆具有较低的固氮能力，然而，在不同的组织中酰脲含量增加，表明存在潜在的N反馈抑制机制。氨基酸的生物合成被抑制及在根系和结节中蛋白质含量的减少也表明N同化被抑制。在铁缺陷型的叶子中,许多氨基酸增加,但苹果酸、延胡索酸酯、琥珀酸和α酮戊二酸都减少,这意味着N重组被回补反应通路刺激。因此，许多有机酸在根和结节中增加，然而，参与相关代谢途径(如柠檬酸循环)的酶在根和结节中表现出相反的活性，也表明其存在不同机制。缺铁状态下不同组织中糖的水平增加或维持恒定，这可能与受到氧化胁迫，细胞壁损伤和反馈调节有关。不同组织中抗坏血酸盐、烟酸盐、棉子糖、半乳糖和脯氨酸含量的增加可能有助于抵抗缺铁引起的氧化胁迫。综上，该研究表明铁缺乏诱导了大豆共生植物不同组织的协调代谢重编程机制。

植物病理学

加拿大纽芬兰纪念大学Kapil Tahlan / Dawn R.D. Bignell团队研究发现TxtH是马铃薯赤霉病病原菌中thaxtomin生物合成中的关键作用

疮痂病链霉菌所导致的马铃薯赤霉病，严重影响了马铃薯块茎的品质和市场价值。赤霉病产生的主要致病性决定因素是thaxtomin A植物毒素，它对赤霉病的发生至关重要。thaxtomin A包含非核糖体肽合成酶（NRPSs）TxtA和TxtB，这两种酶都含有腺苷酰(A‐)域，用于在thaxtomin生物合成过程中选择和激活适当的氨基酸。疮痂病链霉菌87.22的基因组中包含三个类MbtH蛋白(MLP)编码基因，其中一个(即txtH)存在于thaxtomin生物合成基因簇中。MLP家族成员通常需要适当折叠NRPS A域或刺激其活动。本研究中，加拿大纽芬兰纪念大学Kapil Tahlan / Dawn R.D. Bignell团队探讨了TxtH在疮痂病链霉菌合成过程中的作用。研究表明，TxtH是促进TxtA和TxtB A结构域在大肠杆菌中可溶性表达所必需的，且该过程需要氨基酸残基参与。在疮痂病链霉菌中，txtH的缺失显著降低了thaxtomin A的产量，而缺失另外两个MLP同源物中的任何一个，都将完全抑制thaxtomin A的产量。此外，基因工程表达发现改变三种 疮痂病链霉菌MLPs基因的表达均可恢复MLP三突株系的thaxtomin A产量，而改变其他链霉菌品种的基因表达则不能。此外，与野生型疮痂病链霉菌相比，构建的MLP突变体的毒性有所降低。以上研究结果证实，TxtH在赤霉病的thaxtomin生物合成和植物致病性中起着关键作用。

 植物病理学

西班牙马德里自治大学Jon Ochoa de Eribe / Bernardo Rodamilans研究团队研究发现甾醇异构酶HYDRA1与RNA沉默抑制因子P1b相互作用抑制病毒感染

植物将RNA沉默作为一个强大的防御屏障来抵御病毒，而病毒则通过使用RNA沉默抑制因子(RSSs)来消除这种防御。为了确定促进植物或病毒相互作用的宿主因子，西班牙马德里自治大学Jon Ochoa de Eribe / Bernardo Rodamilans团队以黄瓜叶脉黄变病毒(CVYV)的 RSS蛋白---P1b为诱饵，通过酵母双杂交筛选到C‐8甾醇异构酶肼HYDRA1 (HYD1)，即一种参与异戊二烯生物合成和细胞膜生物学的酶，它是RNA沉默所必需的。双分子荧光互补实验证实了CVYV P1b与HYD1在植物体内的相互作用。他们在农杆菌渗透试验中证实，HYD1能增强CVYV P1b存在下的RNA沉默活性。此外，HYD1的表达抑制了李痘病毒的感染，特别是当抗病毒的RNA沉默被高温或同源序列的共表达所促进时。他们的结果进一步证实了先前的证据，强调了细胞膜的特定组成和结构与RNA沉默和病毒感染的相关性。该研究表明了一种来自马铃薯Y病毒科的RSS蛋白与异戊二烯生物合成途径中的一个成分之间新的相互作用。

 植物抗非生物胁迫

韩国中央大学Sung Chul Lee团队研究发现辣椒CaATBZ1及其互作蛋白CaASRF1在ABA信号通路及抗旱响应中的作用

泛素化是一种真核蛋白调控系统，用于识别和影响细胞中不再需要的蛋白。在之前的研究中，韩国中央大学Sung Chul Lee团队阐明了CaASRF1的生物学功能，其作为E3连接酶，具有一个RING结构域。他们发现CaASRF1通过调节bZIP转录因子CaAIBZ1的稳定性，从而正向提调控ABA信号传导和干旱胁迫抗性。他们通过酵母双杂交实验筛选了CaASRF1的另一个靶蛋白。本研究中，他们鉴定了辣椒CaATBZ1，它属于A型bZIP转录因子亚族。通过在辣椒中利用病毒沉默该基因表达和使用转基因拟南芥来研究该蛋白在植株中的生物学功能。对功能缺失型和功能获得型植株研究表明，CaATBZ1负调控ABA信号通路和干旱胁迫响应。与辣椒CaATBZ1沉默植株一致，辣椒CaASRF1/CaATBZ1沉默植株通过ABA信号通路展现耐旱性。以上研究结果表明，CaASRF1介导的泛素化在调控CaATBZ1的稳定性中起着至关重要的作用。

植物生长发育调控

德国马克斯-普朗克分子植物生理学研究所 Alisdair R. Fernie团队和巴西维索萨联邦大学Adriano Nunes-Nesi团队研究发现NDT1在维持拟南芥细胞内NAD+水平中的重要作用

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)是所有生物必需的辅酶。在真核细胞中，合成NAD+的最后一步是严格在胞液中进行的。因此，NAD+必须被运输至细胞器以支持其代谢功能。在植物中，三种属于线粒体载体家族（MCF）的NAD+转运体已被生化验证。其中，AtNDT1 (At2g47490)是目前研究的重点，AtNDT2 (At1g25380)靶向线粒体内膜，AtPXN (At2g39970)位于过氧化物酶体膜。虽然AtNDT1被认为存在于叶绿体膜中，但在转基因拟南芥植物中，亚细胞定位实验表明AtNDT1仅位于线粒体膜中。为了了解AtNDT1在拟南芥中的生物学功能，德国马克斯-普朗克分子植物生理学研究所 Alisdair R. Fernie团队和巴西维索萨联邦大学Adriano Nunes-Nesi团队合作构建了AtNDT1的RNA干扰株系及T-DNA插入突变体。他们研究发现，AtNDT1表达降低后，植株花粉活力较低，纤毛长度较短，种子败育率较高。此外，随着光合速率的提高、蔗糖和淀粉水平的提高，这些植物的叶的数量和叶面积也随之增加。因此，AtNDT1低表达后能增强营养生长，但对生殖生长有严重影响。以上结果表明，AtNDT1主要定位于线粒体中，且其在维持植物代谢和发育过程中细胞内NAD+稳态中具有重要作用。