研究揭示氣孔在植物免疫中的新功能

2021-01-08 生物谷

 

氣孔是由一對保衛細胞構成的植物葉表皮上的開孔，可響應環境因子刺激控制植物氣體交換和水分蒸騰。作為植物表面的天然開孔，氣孔也是許多病原菌入侵的通道。然而，植物可以主動關閉氣孔來阻止病原菌的入侵，這一抗病過程被稱為氣孔免疫。但氣孔在植物，特別是單子葉植物中是否還以其它的方式參與抗病免疫仍不清楚。最近，中國科學院微生物研究所邱金龍課題組研究發現，水稻Osaba1突變體對水稻白葉枯病菌(Xanthomonas oryzaepv.oryzae， Xoo)的廣譜性抗性是由於氣孔開放程度（氣孔導度）的增加引起的。人為降低該突變體的氣孔導度可部分恢復其對白葉枯病菌的感病性。通過藥物或環境因子誘導野生型植物氣孔的開放也能增強水稻對白葉枯的抗性。與之對應，水稻氣孔導度增加的突變體es1-1也同樣表現出對白葉枯病的極強抗性。有趣的是，Osaba1和es1-1突變體對水稻細菌性條斑病菌(Xanthomonas oryzaepv.oryzicola， Xoc)也具有很強的抗性。進一步研究表明，開放的氣孔賦予水稻對病原細菌的侵入後抗性，而這種抗性可能是氣孔開放造成植物葉片水勢降低所導致的。

這項工作揭示了一個新的氣孔參與植物免疫的方式，為研究植物、病原與環境三者互作提供了一個新的視角。相關研究成果以封面故事發表在Molecular Plant-Microbe Interactions 雜誌上，並被選為MPMI Editor's Pick，在美國植物病理學（APS）相關網站及媒體推送，認為該研究「揭示了葉片水分狀況在植物抗病中發揮重要作用，將為未來植物病害的控制提供新靶標」。邱金龍組博士研究生張丹丹和田彩娟為文章的共同第一作者，邱金龍是文章的通訊作者。該研究得到中科院戰略先導性專項（B類）、國家重點基礎研究發展計劃和國家自然科學基金的資助。(生物谷Bioon.com）

 

相關焦點

  • 《自然》:植物氣孔免疫的鈣通道被發現!
    2020年8月26日，Nature雜誌在線發表了來自東英吉利大學Cyril Zipfel課題組題為「The calcium-permeable channel OSCA1.3regulates plant stomatal immunity」的研究論文。該研究揭示擬南芥 Ca 2+通道蛋白OSCA1.3在免疫過程中控制氣孔關閉，並提出了Ca 2+內流機制對不同脅迫響應的特異性。
  • 鈣離子通道OSCA1.3調控植物氣孔免疫
    鈣離子通道OSCA1.3調控植物氣孔免疫 作者：小柯機器人 發布時間：2020/8/27 15:14:30 英國東英吉利大學Cyril Zipfel團隊在研究中取得進展。
  • 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
    通過吸入二氧化碳、釋放氧氣和水蒸氣,這些氣孔對光合作用、植物的生存以及最終地球上所有生命都至關重要。開口的大小是動態控制的,以使植物適應變化的條件,如陽光,乾旱和雨水。打開和關閉是通過膨脹和收縮兩個所謂的保衛細胞,形成一個環狀的邊界周圍的毛孔。植物可以自衛植物研究人員早就知道,當葉子遇到潛在的致病微生物時,它們也會封死艙口。
  • 定量磷酸化蛋白質組學 nature新發,擬南芥植物氣孔免疫調節機制
    儘管鈣離子濃度在響應多種刺激的氣孔關閉中起著重要作用，但相應的鈣離子通道的身份仍然未知。2020年8月，東英吉利大學Cyril Zipfel團隊在Nature發表題為「The calcium-permeable channel OSCA1.3 regulates plant stomatal immunity」（鈣離子滲透通道OSCA1.3調節植物氣孔免疫）的研究論文。
  • Nature | 鈣離子通道OSCA1.3調控氣孔免疫的機制
    OSCA1.3 （At1g11960） 作為擬南芥OSCA/TMEM63家族中一種保守的Ca2+通道，可以在感知PAMPs後被迅速磷酸化，並且OSCA1.3定位於質膜 【4】 。然而，目前尚不清楚OSCA1.3是否可以在PAMPs誘導的氣孔免疫中發揮作用。
  • 微生物所等在植物免疫機制研究中獲進展
    植物時刻面臨多種微生物的侵染威脅，在與微生物長期的相互作用中形成多層次的防禦機制。一些病原微生物通過多種策略克服植物多層次的免疫機制，引發病害。農作物病蟲害導致的全球主要糧食作物的產量損失較大，威脅糧食安全。為減少農作物病蟲害發生，化學農藥的施用給環境帶來負擔，威脅人類健康。
  • 中國科學技術大學揭示調節植物葉片氣孔孔隙變化的鉀離子通道KAT1...
    鉀離子是植物生命過程中的關鍵元素，在植物的生長發育及各種生理過程中起至關重要的作用。植物利用細胞膜表面的鉀離子通道進行鉀離子吸收或者外排，從而維持體內鉀平衡並實現生理功能調節。KAT1是表達於擬南芥葉片氣孔保衛細胞（guard cell）中的鉀離子通道。
  • 中國科學家揭示植物幹細胞先天抗病毒免疫機制
    中國科學家揭示植物幹細胞先天抗病毒免疫機制 作者：小柯機器人 發布時間：2020/10/9 15:01:37 近日，中國科學技術大學趙忠、田朝霞等研究人員合作發現，WUSCHEL在植物幹細胞中觸發先天抗病毒免疫
  • miRNA可調控氣孔發育
    氣孔細胞的命運和生長受到關鍵轉錄因子和細胞間通訊的調節，對植物的生長和存活至關重要。已有的研究表明，調節氣孔發育基因似乎沒有靶向它們的miRNA。因此，關於miRNA是否以及如何參與氣孔發育仍然難以捉摸。
  • 張杰研究組在MOLECULAR PLANT合作發表植物免疫機制綜述論文
    植物時刻面臨多種微生物的侵染威脅，在與微生物長期的相互作用中形成了多層次的防禦機制。一些病原微生物通過多種策略克服植物多層次的免疫機制，引發病害。由農作物病蟲害導致的全球主要糧食作物的產量損失約為17%至30%，嚴重威脅糧食安全。
  • 研究揭示皰疹病毒免疫逃逸及宿主天然免疫調節的分子機制
    ORF33是在所有皰疹病毒中都保守的一個間質蛋白，該課題組已有研究表明，ORF33在皰疹病毒顆粒組裝過程中發揮關鍵作用，但尚不清楚其是否具有免疫逃逸功能。該研究發現，與野生型病毒相比，ORF33缺失的KSHV病毒誘導細胞產生更多的IFNβ；ORF33可與STING和MAVS結合，抑制STING和MAVS對IRF3分子的招募。
  • 研究揭示先天免疫訓練的抗腫瘤效果
    研究揭示先天免疫訓練的抗腫瘤效果 作者：小柯機器人 發布時間：2020/10/30 14:48:16 近日，德國德勒斯登工業大學Triantafyllos Chavakis、Ioannis Kourtzelis等研究人員合作發現
  • 中國科學家研究揭示一種全新植物激素信號轉導機制
    李家洋團隊 供圖中新網北京6月11日電 (記者 孫自法)記者11日從中國科學院遺傳與發育生物學研究所(中科院遺傳發育所)獲悉，該所李家洋院士團隊通過系統鑑定擬南芥中獨腳金內酯的早期響應基因，最新闡明獨腳金內酯調控分枝發育、葉片形狀以及花青素積累的分子機制，發現獨腳金內酯信號轉導中的雙功能抑制蛋白，從而揭示出一種全新的植物激素信號轉導機制。
  • 植物病原體威脅糧食安全,研究團隊揭示植物受攻擊時如何自衛
    植物病原體威脅糧食安全，研究團隊揭示植物受攻擊時如何自衛 澎湃新聞記者 朱奕奕 2020-08-25 08:54 來源
  • 研究揭示食肉植物陷阱進化的起源
    研究揭示食肉植物陷阱進化的起源 作者：小柯機器人 發布時間：2019/11/22 15:15:55 英國諾裡奇研究園約翰·英尼斯中心細胞與發育生物學系教授Enrico Coen研究組發現，肉食性植物陷阱的進化是通過基因表達的簡單轉移而從平面葉片開始的
  • 研究揭示癌症患者感染SARS-CoV-2後的急性免疫特徵與長期影響
    研究揭示癌症患者感染SARS-CoV-2後的急性免疫特徵與長期影響 作者：小柯機器人 發布時間：2021/1/6 16:38:45 英國倫敦大學國王學院Sultan Abdul-Jawad等研究人員合作揭示癌症患者感染SARS-CoV
  • 讓治療更精準,上海專家揭示肝癌細胞與免疫系統「精妙對戰」
    ：澎湃新聞 復旦大學附屬中山醫院樊嘉院士團隊一項最新研究首次揭示肝癌原發腫瘤和早期復發腫瘤的免疫微生態系統存在顯著差異，對肝癌更精準的免疫治療、藥物研發具有重要意義。
  • 植物所在生物鐘調控水稻耐鹽性機制解析研究中獲進展
    生物鐘是內在的時間維持機制，在調節植物非生物脅迫響應過程中發揮關鍵作用，然而，目前關於水稻生物鐘核心組分是否參與耐鹽性調節及其相關機制尚不清楚。中國科學院植物研究所研究員王雷研究組發現，在轉錄水平，水稻生OsPRR（Oryza sativa Pseudo-Response Regulator）基因家族的5個成員中只有OsPRR73基因可以特異性地響應鹽脅迫信號。
  • 浙大研究人員揭示人大腸癌浸潤γδT17細胞免疫抑制作用及其新機制
    浙江大學醫學院附屬二院、腫瘤研究所黃建教授領銜的研究團隊與美國路易斯維爾大學醫學院嚴俊教授合作，發現了人大腸癌固有γδT17細胞具有重要免疫抑制作用，並揭示了以γδT17細胞為核心的InfDC/γδT17/PMN-MDSC免疫調控軸及其功用
  • 昆明植物所在植物萜類化學防禦與形成機制研究中取得進展
    萜類化合物是天然產物中最大的類群，結構多樣、活性廣泛，具有重要的藥用和經濟價值。植物合成萜類化合物目的通常被認為是調節其自身生長發育（如植物激素赤黴素、脫落酸和獨腳金內酯）以及抵禦各種生物脅迫（如昆蟲拒食劑印楝素和除蟲菊酯）。倍半萜為萜類化合物中的一個重要家族，具有豐富的化學結構和生物功能雙重多樣性。