江苏师范大学与英国爱丁堡大学联合揭示一氧化氮调控疫霉病抗性机制

科技工作者之家 2021-07-10

2021年7月9日,植物病理学期刊Molecular Plant Pathology (IF=5.7)在线发表了江苏师范大学生命科学学院潘巧娜副教授与英国爱丁堡大学Gary Loake教授课题组等合作完成的题为“Perturbations in nitric oxide homeostasis promote Arabidopsis disease susceptibility towards Phytophthora parasitica”的研究论文,崔北米博士为该论文第一作者,西北农林科技大学单卫星教授也参与了该研究。该工作阐明了植物细胞内的NO水平对于疫霉病抗性调控的分子机制,不仅对于了解NO信号调控网络具有重要意义,而且促进对寄生疫霉菌的侵染机制的认识。

20210710174530_a41dc9.jpg

一氧化氮(Nitric Oxide, NO)作为重要的信号分子,具有调节生命活动中有关时空特异变化的生物学功能。S-亚硝基谷胱甘肽(S- nitrosoglutathione,GSNO)是生物体内重要的NO来源及储存方式,而S-亚硝基谷胱甘肽还原酶(S-nitrosoglutathione reductase, GSNOR)是植物GSNO水平调控的关键酶,也是细胞内NO信号调控的关键蛋白。虽然GSNOR介导的蛋白质SNO修饰已被报道参与植物的生长发育及逆境胁迫等重要生物学过程,但在对疫霉菌(Phytophthora)病害中的分子机制还不清楚。

该文基于拟南芥-寄生疫霉菌(Phytophthora)亲和互作体系,首先作者分析了疫霉菌(Phytophthora parasitica)侵染过程中细胞内NO和SNO水平,发现其均表现出先高再低趋势,且GSNOR的活性也受到影响,表明NO以及GSNOR介导的SNO修饰在植物-寄生疫霉菌亲和互作体系中具有重要作用(图1)。外源添加NO清除剂和抑制剂使植物对寄生疫霉菌更敏感;而NO低表达突变体nia1nia2更感病,表明内源NO的产生是植物对抗寄生疫霉菌侵染的必要分子。有趣的是NO高水平突变体nox1也表现更感的表型,指向过量的NO也会促进疫霉菌的侵染。NO水平过高或者过低都会影响植物对寄生疫霉菌的抗性,表明NO在这一过程中需要被精细调控。

20210710174531_b3b696.jpg 

作者利用遗传学及转录组测序分析发现,GSNOR主要通过操纵SA和ROS信号通路调控对寄生疫霉菌抗性。作者利用寄生疫霉菌的总分泌蛋白处理GSNOR重组蛋白和植物细胞后,发现寄生疫霉菌分泌蛋白对体外表达的GSNOR重组蛋白酶活性和细胞内GSNOR具有抑制作用,说明寄生疫霉菌极有可能分泌一个或者多个分泌蛋白靶向植物的GSNOR。

总之,该研究解析了NO以及其信号通路中关键蛋白GSNOR1在在植物-寄生疫霉菌互作的分子调控机制,发现细胞内NO水平对于植物抵抗寄生疫霉菌极为重要,而且NO通过介导SNO水平调控SA和ROS信号通路,该研究不仅有利于揭示NO/GSNOR在植物免疫中的调控新机制,还填补了NO在植物-寄生疫霉菌互作研究中的空白。

20210710174532_c27df5.jpg


参考文献:

Feechan, A., Kwon, E., Yun, B.-W., Wang, Y., Pallas, J.A. & Loake, G.J. (2005) A central role for S-nitrosothiols in plant disease resistance. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 102, 8054–8059.

Yun, B. W., Feechan, A., Yin, M., Saidi, N. B., Le Bihan, T., Yu, M., ... & Loake, G. J. (2011). S-nitrosylation of NADPH oxidase regulates cell death in plant immunity. Nature, 478(7368), 264-268.

Pan, Q., Cui, B., Deng, F., Quan, J., Loake, G.J. & Shan, W. (2016) RTP1 encodes a novel endoplasmic reticulum (ER)-localized protein in Arabidopsis and negatively regulates resistance against biotrophic pathogens. New Phytologist, 209, 1641–1654.

来源:植物科学最前沿

原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyOTY2NDYyNQ==&mid=2247518560&idx=1&sn=61a976096d489e7c7b59e9a9c967c270

版权声明:除非特别注明,本站所载内容来源于互联网、微信公众号等公开渠道,不代表本站观点,仅供参考、交流、公益传播之目的。转载的稿件版权归原作者或机构所有,如有侵权,请联系删除。

电话:(010)86409582

邮箱:kejie@scimall.org.cn

一氧化氮 NO 疫霉病抗性

推荐资讯