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
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
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
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