孟祥宗课题组揭示拟南芥中植保素合成调控机制

发布者:资讯中心编辑:发布时间:2020-05-22浏览次数:161


 

植保素是□□植物在被病原菌侵染后诱导合成的▓、具抗菌功能的▓一类低分子量次生代谢物,不同科的▓植物往往合成不同种类的▓植保素 (Piasecka et al., 2015),在植物抗病过程中发挥重要作用。Camalexin (即3-thiazol-2’-yl-indole) 是□□十字花科植物特有的▓植保素,又被称为亚麻荠素,它是□□一种含硫的▓吲哚生物碱,也是□□模式植物拟南芥中最主要的▓植保素。健康抹堚南芥植物中camalexin的▓含量很低,细菌、真菌、卵菌等营养型或腐生型病原菌的▓侵染几乎都能诱导拟南芥合成camalexin。Camalexin在拟南芥抵抗这些病原菌入侵过程中发挥重要作用 (Piasecka et al., 2015)。  

近日,欧洲杯竞猜网站生命科学学院孟祥宗课题组在The Plant Cell上发表了一篇题为Differential Phosphorylation of the Transcription Factor WRKY33 by the Protein Kinases CPK5/CPK6 and MPK3/MPK6 Cooperatively Regulates Camalexin Biosynthesis in Arabidopsis的▓研究论文。本研究发现拟南芥钙依赖蛋白激酶CPK5、CPK6和丝裂原活化蛋白激酶MPK3、MPK6协同调控病原菌诱导的▓植保素camalexin合成,进而鉴定到转录因子WRKY33作用于CPK5/CPK6和MPK3/MPK6下游调控camalexin合成 (Zhou et al., 2020)。进一步的▓生化实验证明WRKY33是□□CPK5/CPK6和MPK3/MPK6的▓公共底物蛋白,CPK5/CPK6通过磷酸化WRKY33蛋白中的▓Thr-229位点而增强WRKY33的▓DNA结合活性,MPK3/MPK6则通过磷酸化WRKY33蛋白N端的▓多个Ser位点而激活WRKY33的▓转录激活活性,继而活化的▓WRKY33直接激活camalexin合成基因的▓表达并最终诱导camalexin合成 (图1) (Zhou et al., 2020)。因此,该研究发现了拟南芥中钙依赖蛋白激酶CPK5、CPK6和丝裂原活化蛋白激酶MPK3、MPK6通过磷酸化它们下游的▓公共底物转录因子WRKY33而协同诱导植保素camalexin合成并增强植物抗病性的▓分子机制,同时揭示了植物抗病过程中的▓两类关键蛋白激酶(钙依赖蛋白激酶和丝裂原活化蛋白激酶)的▓协同作用机制。  

据悉,2020欧洲杯冠军竞猜官网周京赓副教授为该论文的▓第一编辑,孟祥宗教授为通讯编辑。中科院植物逆境中心王鹏程研究员、2020欧洲杯冠军竞猜官网戴绍军教授和密苏里大学张舒群教授也参与了该研究。该研究得到了国家自然科学基金项目的▓资助。  

另外,植保素等抗病次生代谢物在被病原菌诱导合成后往往需要依赖于特定转运蛋白将其运输到病原菌入侵位点,才能有效发挥抗菌功能。值得一提的▓是□□,孟祥宗课题组还在稍前发表于Plant Cell的▓另外一个工作中揭示了拟南芥转运蛋白PEN3和PDR12负责介导植保素camalexin的▓跨膜定向转运,从而将被诱导合成的▓camalexin快速转运出植物细胞,发挥抗菌效应 (图1) (He et al., 2019)。

    


拟南芥中植保素camalexin的▓合成、转运及其调控机制

  

参考文献:

Piasecka A., Jedrzejczak-Rey N., and Bednarek P. Secondary metabolites in plant innate immunity: conserved function of divergent chemicals. New Phytol (2015), 206: 948-964.

Zhou J., Wang X., He Y., Sang T., Wang P., Dai S. Zhang S., and Meng X. Differential Phosphorylation of the Transcription Factor WRKY33 by the Protein Kinases CPK5/CPK6 and MPK3/MPK6 Cooperatively Regulates Camalexin Biosynthesis in Arabidopsis. Plant Cell (2020), https://doi.org/10.1105/tpc.19.00971.

He Y., Xu J., Wang X., He X., Wang Y., Zhou J., Zhang S., and Meng X. The Arabidopsis Pleiotropic Drug Resistance Transporters PEN3 and PDR12 Mediate Camalexin Secretion for Resistance to Botrytis cinerea. Plant Cell (2019), 31: 2206-2222.

  

(供稿、图片:生命科学学院)


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