研究發現觸發植物免疫激活的分子機理

2020-10-24 今日科學

近日記者從蘭州大學獲悉,該校教授黎家團隊在《美國科學院院刊》發表研究成果,揭示了植物類受體蛋白激酶(BAK1)缺失後觸發植物免疫自激活的分子機理,並解釋了其生物學意義,在植物免疫領域具有重要的理論與實踐意義。

BAK1在調控植物生長發育的過程中具有重要作用,在應對病原菌入侵時,植物的天然免疫系統會先後觸發兩層響應機制:第一層由植物細胞利用位於質膜之上對病原微生物保守的相關分子模式進行識別的模式識別受體(PRRs)來完成,該系統能夠實現對病原物的基礎抗性;第二層則通過位於細胞內抗病基因編碼的多態性抗病蛋白直接或間接識別病原效應蛋白來完成,該系統能夠實現更為專一且強烈的免疫反應。

2007年黎家研究團隊首次發現BAK1及其同源基因BKK1的缺失突變可以直接導致植物在正常培養條件或無菌培養條件下產生明顯的免疫自激活反應,並提出BAK1除了參與植物油菜素內酯信號轉導,還參與植物的免疫調控。但是BAK1缺失後觸發植物免疫的分子機理以及產生這種免疫自激活的生物學意義到底是什麼,一直是植物學界的未解之謎。

為此,黎家團隊針對BAK1缺失後觸發植物免疫自激活的現象開展了一系列深入細緻的分子機制研究。研究發現,位於植物細胞表面的重要植物類受體蛋白激酶(如BAK1)可以被NLR蛋白所監管,從而啟動植物免疫自激活反應。

研究團隊表示,病原微生物侵染植物時會選擇性地攻擊BAK1,但在植物與病原微生物的共進化過程中,植物進化出了可以直接或間接監管BAK1狀態的NLR蛋白。一旦發現BAK1遭受病原微生物攻擊,植物就會激活NLR蛋白,再次賦予植物相應的抗性免疫。這樣的機制既可以使植物在遭受不同病原微生物威脅時通過BAK1啟動PTI免疫防禦機制,又可以通過激活NLR蛋白啟動更強烈的ETI免疫信號,從而抑制病原微生物對植物的進一步侵染。(來源:中國科學報 高雅麗)

論文相關信息:https://www.pnas.org/content/early/2020/10/13/1915339117

版權聲明:本文轉載僅僅是出於傳播信息的需要,並不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性;如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用,須保留本網站註明的「來源」,並自負版權等法律責任;作者如果不希望被轉載或者聯繫轉載稿費等事宜,請與我們接洽。

相關焦點

  • The Plant Cell :解析茉莉酸調控植物免疫的轉錄重編程機理
    茉莉酸是來源於不飽和脂肪酸的植物免疫激素,其生物合成途徑和化學結構與高等動物中的免疫激素前列腺素有極高的類似性。在受到機械傷害、咀嚼式昆蟲和死體營養型病原菌的侵害時,植物激活茉莉酸信號通路,啟動並級聯放大茉莉酸介導的轉錄重編程,從而產生有效的防禦反應。但目前對茉莉酸激活植物免疫轉錄重編程的機理所知甚少。中國科學院遺傳與發育生物學研究所李傳友研究組長期以番茄為模式植物,研究茉莉酸調控植物免疫的分子機理。
  • New Phytologist:發現大麗輪枝菌核定位效應分子跨界調節植物免疫...
    與絕大多數病原微生物一樣,該真菌依賴於其分泌的效應分子(effector,或效應蛋白)克服植物先天免疫,從而定殖寄主。而抗性植物往往能夠識別效應分子、激活更加強烈的植物免疫(effector-triggered immunity,或ETI),抑制病原菌的成功定殖。目前大麗輪枝菌中已發現能夠被植物識別、引起ETI的效應分子極少,並且尚未發現能夠直接進入植物細胞核調控免疫反應的效應因子。
  • 揭示茉莉酸調控植物開花分子機理
    在被子植物中,開花使植物從營養生長階段順利過渡到生殖生長階段,從而保證植物種子的產生。植物開花的過程受到內外源因素、各種信號網絡及眾多基因的綜合調控。此前研究表明,除了傳統的開花誘導途徑之外,植物激素茉莉酸信號途徑也參與了開花誘導過程;然而,茉莉酸調控植物開花的分子機理仍不清楚。
  • 發現植物免疫反應中促進細胞存活的分子機制
    董欣年團隊揭示植物免疫反應調控新機制:NPR1形成凝聚體,促進細胞存活責編 | 逸雲植物為了抵禦病原體入侵進化出了高效的先天免疫系統,包括病原體模式分子引發的免疫反應(PAMP-triggeredNB-NLR (nucleotide-binding/leucine-rich repeat) 類蛋白受體通過識別病原體效應分子(effector),激活ETI【1】。在感染部位,ETI快速誘導程序性細胞死亡 (PCD),以限制病原體的生長。
  • 機體抗病毒免疫觸發機制研究獲新發現
    日本理化研究所科學家的一項新研究結果進一步闡明了機體的抗病毒免疫觸發機制。他們發現,一種名為IKK-α的激酶,是誘導產生具有抗病毒作用的Ⅰ型幹擾素必需的信號傳遞分子。  這家研究所發布的新聞公報介紹說,病毒等異物侵入機體後,免疫細胞中的樹突狀細胞會依靠其表面的TLR膜蛋白識別異物,並啟動免疫反應。
  • 植物免疫研究與抗病蟲綠色防控:進展、機遇與挑戰
    ), 其激活的免疫被稱作模式觸發的免疫(pattern-triggered immunity, PTI).中山大學的研究組發現了水稻中兩個含lysin motif(LysM)結構域的PRR蛋白OsLYP4和OsLYP6作為免疫受體識別細菌肽聚糖和真菌幾丁質, 激活植物免疫反應, 是在植物中首個發現的細菌與真菌雙重分子模式識別受體. 我國學者還多次發現類受體激酶在針對細菌、真菌和昆蟲病原的抗性中發揮重要作用.
  • 植物免疫誘抗劑的應用研究
    植物免疫通常由外源的激發子誘導產生,科學家根據植物的免疫誘導抗性特點,將能夠激活植物免疫的激發子開發成植物免疫誘抗劑,用於植物的病蟲害防治。 隨著對植物免疫系統的深入了解,研究人員發現在病原菌與植物的互作初期,病原菌除了要突破植物表面的物理屏障(細胞壁、蠟質層等)外,還必須要突破植物的主動防衛系統,才能實現成功侵染。
  • Science:揭示短鏈脂肪酸觸發植物對細菌的免疫反應
    2019年4月15日訊/生物谷BIOON/---與人類和動物一樣,植物在免疫系統的幫助下可以抵禦病原菌。但是,病原菌如何激活植物的細胞防禦?在一項新的研究中,來自德國慕尼黑工業大學(TUM)的研究人員發現植物細胞中的受體通過簡單的分子構成單元(building block)識別細菌。
  • 英國研究揭示植物氣孔免疫機制
    這是一個重大的進步,因為世界上農業產生的食物有相當大的一部分被病原菌奪走了,現在知道了植物對病原菌的免疫反應的第一個也是最相關的信號之一—侵染後的鈣離子爆發背後的分子機制,找到與該鈣離子通道相關的機制,可以進一步研究其調控過程,這將改善對該通道活性調節並最終提高植物對病原菌免疫反應方式的理解。
  • 青島農大在植物耐旱機理研究中取得重要進展
    該論文發現AP2轉錄因子NtERF172通過調控過氧化氫酶基因NtCAT的表達來調節過氧化氫(H2O2)的清除,提高植物耐旱性的分子機理。青島農業大學趙強博士為第一作者和共同通訊作者,生命科學學院劉新教授參與研究工作。該論文得到了山東省高等學校青創計劃,湖南省菸草公司科技項目,山東省現代農業技術體系等項目的資助。
  • 研究發現植物「抗病小體」
    植物細胞內數目眾多的抗病蛋白,是監控病蟲侵害的哨兵,也是動員植物防衛系統的指揮官。抗病蛋白被發現至今已有二十多年,但人們仍然不清楚它們的工作原理。清華大學柴繼傑團隊、中國科學院遺傳與發育生物學研究所周儉民團隊和清華大學王宏偉團隊最近的聯合研究,在植物免疫研究領域取得重大突破。
  • 示植物能量感受器SnRK1促進氣孔發育的分子機理被發現
    Nature Comm | 山東大學白明義課題組揭示植物能量感受器SnRK1促進氣孔發育的分子機理責編 | 奕梵植物SnRK1 [sucrose non-fermenting-1 (SNF1)-related
  • 科學家發現植物的氣孔免疫機制 有助於抗病作物的工程化育種
    和人類一樣,植物保護自己免受病原體的侵害。在蘇黎世大學大學教授Cyril Zipfel領導下的一個國際小組現在發現了植物免疫系統門控:鈣通道在與細菌等微生物接觸時觸發氣孔關閉。這種天生的防禦機制有助於培育對病原體有抵抗力的作物。每一片植物的葉子上都有數百個小孔,可以與環境進行氣體交換。
  • 研究發現RNA病毒逃逸機體天然免疫機理
    中國工程院院士曹雪濤研究團隊在最新研究中,獲得了RNA病毒如何通過其獨特方式逃逸天然免疫細胞監控清除作用的研究結果,並發現了天然免疫識別與調控的新型分子機制。相關研究論文近日發表在Cell(《細胞》)雜誌上。 巨噬細胞、樹突狀細胞等天然免疫細胞,是機體感知與識別外源病原體入侵的第一道防線。
  • 李傳友研究組解析茉莉酸調控植物免疫的轉錄重編程
    茉莉酸是來源於不飽和脂肪酸的植物免疫激素。其生物合成途徑和化學結構與高等動物中的免疫激素前列腺素有極高的類似性。對應於機械傷害、咀嚼式昆蟲和死體營養型病原菌的侵害,植物激活茉莉酸信號通路,啟動並級聯放大茉莉酸介導的轉錄重編程,從而產生有效的防禦反應。但目前對茉莉酸激活植物免疫轉錄重編程的機理所知甚少。 中國科學院遺傳與發育生物學研究所李傳友研究組長期以番茄為模式研究茉莉酸調控植物免疫的分子機理。
  • 清華發布 ∣ 柴繼傑、周儉民、王宏偉研究組合作發現首個植物...
    編者按今天,柴繼傑、周儉民、王宏偉研究組在國際權威學術期刊Science《科學》上,合作發表兩篇研究長文,發現首個「植物抗病小體」並揭示抗病蛋白管控和激活的核心分子機制。它將為研究其它抗病蛋白提供範本,被國外同行稱為「植物免疫研究的裡程碑事件」。
  • 抗病小體 揭示植物免疫秘密
    近日,我國科學家發表的一項重大研究成果,揭示了植物免疫系統的工作原理,有望發展出新的植物防病害手段,提高農作物自身抗病蟲害的能力。 日前,清華大學柴繼傑團隊、中國科學院遺傳與發育生物學研究所周儉民團隊和清華大學王宏偉團隊聯合在植物免疫研究領域取得歷史性重大突破,發現了首個「抗病小體」,並成功解析其作用機理,為研究植物如何控制細胞死亡和免疫提供了重要線索。
  • 超聲神經調控的分子機理研究獲進展
    超聲神經調控的分子機理研究獲進展 2019-12-19 深圳先進技術研究院 【字體:大 中 小】 他們發現低頻低能量超聲可以打開Piezo1引起鈣離子內流,從而觸發下遊信號通路激活。研究成果以The mechanosensitive ion channel Piezo1 significantly mediates in vitro ultrasonic stimulation of neurons 為題,發表在iScience上(iScience 21, 448–457, 2019)。
  • 清華大學教授柴繼傑做客「植物遺傳與發育」高峰論壇
    植物先天免疫機制是植物分子生物學的前沿領域,柴繼傑帶領的研究團隊主要關注病原菌與宿主間相互關係等研究,通過結構生物學的方法結合生物化學等手段,解析病原體激活受體蛋白從而引起免疫反應的分子機制,並取得了一系列突出成果。本次報告主要從病原相關分子模式觸發的免疫反應(PTI)的角度,詮釋植物類受體蛋白激酶(RLKs)在植物抗病防禦反應的作用。
  • 《自然》:植物是如何關閉被感染的通道!
    一支由國際科學家團隊進行的一項新研究表明,一種叫做OSCA1.3的蛋白質形成了一條通道,將鈣洩漏到植物毛孔周圍的細胞中,他們確定了一種已知的免疫系統蛋白質會觸發該過程。這些發現是朝著理解植物用於抵抗感染的防禦機制邁出的重要一步,這種防禦機制最終可能導致更健康、更具抗性和更高產的農作物。