Plant Commun北林学者：NMT发现反式-2-己烯醛促叶肉细胞瞬时排Ca²⁺ 为探究其调控植物的昆虫耐性机制提供证据

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基本信息

主题：NMT发现反式-2-己烯醛促叶肉细胞瞬时排Ca²⁺ 为探究其调控植物的昆虫耐性机制提供证据/p>

期刊：Plant Communication

影响因子：10.5

研究使用平台：NMT植物免疫创新平台

标题：The WRKY46-MYC2 module is critical for E-2-hexenal induced anti-herbivore responses by promoting the accumulation of flavonoids

作者：北京林业大学 郝鑫、王姝瑶，中国农业大学 付玉，北京林业大学 刘亚慧、沈竑宇、姜立波、沈应柏

获奖情况：该成果获得2022-2023年度“中关村优秀NMT成果奖”一等奖

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检测离子/分子指标

Ca²⁺

 

检测样品

拟南芥叶肉细胞

 

供稿人简介

王姝瑶，博士就读于北京林业大学植物学专业，研究方向为次生代谢与植物防御反应，导师沈应柏教授。博士期间采用NMT技术对新疆沙冬青在生物胁迫与非生物胁迫的抗性进行研究，相关成果以第一作者/共同第一作者发表在Plant Science, Plant communications, agronomy等期刊上。

 

中文摘要

挥发性有机化合物VOCs能够被植物感知和识别，在植物间通讯中发挥着至关重要的作用。植物自身合成并释放的反式-2-己烯醛可以引起临近的植株提前产生防御反应，但其中的分子机制仍未见报道。本研究发现，反式-2-己烯醛可以引起拟南芥叶肉细胞的早期信号事件，包括细胞质膜H₂O₂的迸发、Ca²⁺定向的流动和细胞质Ca²⁺浓度的升高，这将引发相关基因的表达和次生代谢物的积累发生变化。反式-2-己烯醛提高了野生型拟南芥对小菜蛾的抗性，这种现象在wrky46突变体内几乎消失，这可能是由于柚皮素等次生代谢物的积累受阻所致。我们通过酵母双杂交、萤火虫荧光素酶互补成像和体外拉下实验验证了WRKY46和MYC2的互作。反式-2-己烯醛诱导的依赖于RBOHD的H₂O₂迸发激活了WRKY46，而WRKY46-MYC2对RBOHD的启动子具有直接的转录激活作用，并正向调节反式-2己烯醛诱导的柚皮素生物合成基因(TT4和CHIL)的表达和总黄酮的积累，最终调节植物对昆虫的耐性。

 

离子/分子流实验处理方法

21日拟南芥叶片叶肉细胞，10、50、100、250、500μM反式-2-己烯醛瞬时处理。

 

离子/分子流实验结果

挥发性有机化合物(VOCs)在植物间的交流中起着关键作用，尤其是在受到害虫侵害时。反式-2-己烯醛是VOCs的重要组成成分，其是否能提高植物内源抗虫性尚不清楚。我们研究了反式-2-己烯醛诱导植物防御反应的部分过程。该研究发现，反式-2-己烯醛可以激活拟南芥叶肉细胞的早期信号，包括质膜上H₂O₂的爆发、Ca²⁺的定向流动和细胞质钙浓度的增加。

 

图1. 不同浓度反式-2-己烯醛瞬时处理后，叶肉细胞Ca²⁺流速数据。正值代表外排。

 

 

其他实验结果

• 野生型拟南芥经反式-2-己烯醛熏蒸处理后，对小菜蛾的抗性增强，而这种现象在wrky46突变体中几乎消失。
• 反式-2-己烯醛可以诱导具有互作关系的WRKY46和MYC2表达。而WRKY46-MYC2复合体直接结合RBOHD启动子促进其表达，并正向调节柚皮素生物合成基因(TT4和CHIL)的表达以及总黄酮的积累，最终增强植物对昆虫的抗性。

 

结论

反式-2-己烯醛通过激活Ca²⁺通道从细胞内钙储存中释放Ca2+，导致更高的[Ca²⁺]cyt和通过Ca²⁺-ATP酶的外排。同时，反式-2-己烯醛通过NADPH氧化酶RBOHD诱导质膜上H₂O₂爆发。激活的WRKY46-MYC2复合物和RBOHD通过影响类黄酮积累共同参与反式-2-己烯醛诱导的抗虫反应。

 

测试液

0.1 mM NaCl, 0.1 mM CaCl₂, 0.1 mM MgCl₂, 0.5 mM KCl and 2.5% sucrose (pH 6.0)

 

NMT仪器信息

·非损伤微测系统

·活体培养环境监测仪

·智能自动化非损伤微测系统

 

文章原文：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2023.100734

 

供稿：王姝瑶

编辑：叶斌，刘兆义

 

关键词：Ca²⁺；WRKY46；植物免疫；拟南芥；叶肉细胞；植物类

 

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