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植物生理群文獻分享（2015年9月 總第31期）
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植物生理群文獻分享（2015年9月 總第31期） 9月份文獻分享。目前為了避免廣告的問題，植物生理群停止自由加入。目前主要由已有成員推薦加入。其他想加入的蟲友，請在加群時提供你的木蟲昵稱，所在院校，專業(yè)方向信息。 Cotton polyamine oxidase is required for spermine and camalexin signalling in the defence response to Verticillium dahliae 棉花多胺氧化酶通過精胺和植保素信號參與植物的黃萎病抗性 Huijuan Mo, Xingfen Wang, Yan Zhang, Guiyin Zhang, Jinfa Zhang and Zhiying Ma The Plant Journal (2015) 83, 962–975 文章前言背景交代：棉花黃萎病是嚴重影響產(chǎn)量和品質的土傳維管束病害，被稱為棉花的癌癥，為棉花生產(chǎn)上的主要病害。由于棉花基因組龐大、以及棉花與病原菌互作和病菌分化的復雜性，對棉花抗黃萎病分子機制的認識尚不清楚。挖掘棉花抗黃萎病相關基因、解析其抗病機制對于棉花抗黃萎病遺傳改良具有重要意義。 多胺（PA）因在植物響應生物脅迫時發(fā)生劇烈變化而備受關注。在植物病原菌相互作用中，PA發(fā)揮雙重的或相反的作用：一方面，寄主植物上調PA水平啟動防衛(wèi)反應；另一方面，植物體內(nèi)PA積累使寄主表現(xiàn)出感病性；另外，植株體內(nèi)多胺氧化酶（PAO）調控的PA氧化作用賦予植物增強的抗性。 與Put、Spd等常規(guī)PA不同，Spermine (Spm, 精胺) signalling在植物抵御生物脅迫進程中發(fā)揮的信號轉導作用備受關注。 植保素Phytoalexin為低分子量的抗菌化合物，在互作系統(tǒng)的抗病性中起關鍵作用。目前棉花上的棉酚類含量與抗性不一致，萜烯類尚不明確。camalexin為擬南芥上最主要的植保素，已被充分研究肯定其抗病功能。 MPKK1和MPK3被報道位于Spm下游受Spm調動，同時MPK3和MPK6位于植保素camalexin上游，MPK3/MPK6的激活能直接引起camalexin合成基因CYP71A13和PAD3上調，在Spm signalling和camalexin biosynthesis之間是否存在一個橋梁呢？ 文章主要結論：GhPAO轉基因擬南芥表現(xiàn)出增強的黃萎病抗性，GhPAO轉基因擬南芥在黃萎病菌脅迫下相對提高了PA，H2O2 和水楊酸SA含量；PA新陳代謝基因受SA和Spm信號誘導負責PA水平的精細調控；GhPAO以Spm為最適底物進行部分反向轉化；PA對黃萎病菌生長具有抑制作用，Spm的作用最為卓越。較高的PA水平與棉花品種的黃萎病抗性水平一致。GhPAO轉基因擬南芥調動了Spm信號關聯(lián)的植保素camalexin抗性。Spm信號的中斷，使GhPAO轉基因擬南芥表現(xiàn)為感病性，反向驗證了GhPAO通過Spm信號參與植物抗性。沉默GhPAO使棉花表現(xiàn)感病，進一步反向驗證了GhPAO通過Spm和camalexin信號參與植物抗性反應。 文章創(chuàng)新點：一，發(fā)現(xiàn)、明確了棉花中植保素camalexin，為評測棉花材料的抗感性提供了潛在的參考標準，This knowledge will provide a potential tool essential for evaluating the responsiveness of cotton plants in plant–pathogen interactions, independent of the previously known and unsatisfactory phytoalexin hemigossypol, which might also have a high level in susceptible cotton cultivars. 二， 明確了寄主植物PA水平的高低與植物黃萎病抗性呈正相關，前人研究表明PA水平在應對不同的病原菌時表現(xiàn)出截然不同的變化。三，提出了GhPAO通過提高植物PA相對水平增強抗病性，傳統(tǒng)觀念多集中強調多胺氧化酶對多胺的終端代謝作用。四，初步考察了精胺信號對植保素camalexin合成具有促進作用。(分享人 Silence) Putting the Squeeze on Plasmodesmata: A Role for Reticulons in Primary Plasmodesmata Formation. Knox K..., Oparka K Plant Physiol. 2015 Aug;168(4):1563-72. 胞間連絲（Plasmodesmata/desmotubule）是植物細胞特有的一種細胞結構，它連接兩個相鄰細胞，用以傳遞信息和運輸物質。一般認為它是內(nèi)質網(wǎng)的一部分，換句話說，整個植物是由一個相通的內(nèi)質網(wǎng)組成的。它是一個曲率（curvature）相當大的膜結構，雖然被發(fā)現(xiàn)很久了，但是其形成原理一直沒有一個很好的解釋。 本文作者發(fā)現(xiàn)reticulon(RTNLB) 蛋白位于胞間連絲上，并且在減數(shù)分裂期間，會聚集于細胞板上。結合FREP數(shù)據(jù)，得出假設RTNLB很可能對于植物細胞的胞間連絲有至關重要的作用（形成一個高曲率的管狀膜結構）。本文應該提供了一個很好的胞間連絲的解釋，并且有高分辨率的顯微鏡數(shù)據(jù)予以支持。但是本文所用的是35S啟動子或是煙草瞬時表達，并沒有用RTNLB蛋白的本身啟動子或是試圖去獲得一個RTNLB蛋白的突變體來研究（可以理解，擬南芥有21個RTN蛋白），所得到的結論還是基于很多動物或酵母研究的結果來做出的假設。(分享人 Sun) Ethylene contributes to mir1-mediated maize defense against the phloem-sap sucking insect Rhopalosiphum maidis mir1抗玉米蚜蟲- Louis et al-2015-Plant Physiology mir1, an endogenous defense-signaling component in maize that encodes a cysteine protease, provides enhanced resistance to phloem-sap consuming pests through the action of ethylene signaling pathway. 本文研究植物激素防御昆蟲病害，ET和JA協(xié)同作用授予玉米抗蟲性（mir1），特指咀嚼類害蟲。但mir1調控的對韌皮部蚜蟲病害的抗性不依賴于JA，而依賴ET。利用抗生、排趨玉米材料Mp708為研究對象，蚜蟲飼喂實驗快速誘導了mir1轉錄。Mir1-CP對蚜蟲有直接的毒性作用。從葉片飼喂實驗發(fā)現(xiàn)，抗性信號能進行長距離傳遞至根部。本文重點強調在mir1抵御蚜蟲病害進程中，可以獨立于JA，而受ET調控。 本文實驗結果處，有一個難理解的，mir1 is not expressed in Tx601 maize lines （圖2A，好厲害，竟然能有一個缺失mir1的感病材料）。 但本文對半胱氨酸蛋白酶（cysteine protease，CP）的描述好少，根據(jù)本文的觀點認為CP對抗蟲性是有正調控作用的，在擬南芥上也有報道說擬南芥的一個CP對植物病原菌也具有抗性，但是，同時又有大量的研究表明CP inhibitor對植物病原菌也有正向防御作用。（分享人 Ruby1） Oviposition by Spodoptera exigua on Nicotiana attenuate primes induced plant defence against larval herbivory 甜菜夜蛾在煙草上產(chǎn)卵誘發(fā)植物對幼蟲食草的抗性 夜蛾產(chǎn)卵誘發(fā)煙草對其幼蟲的抗性-Bandoly-2015-PJ Michele Bandoly, Monika Hilker and Anke Steppuhn，The Plant Journal (2015) 83, 661–672，Germany。 摘要：煙草提前置于產(chǎn)卵的夜蛾環(huán)境中，對夜蛾卵能降低其成活率，或延遲夜蛾卵發(fā)育。夜蛾卵不能誘發(fā)植物抗性，但經(jīng)歷夜蛾產(chǎn)卵過程的植株表現(xiàn)出較強的可誘導抗性，包括caffeoylputrescine (CP，咖啡酰丁二胺)和trypsin protease inhibitors (TPIs，胰蛋白酶抑制劑)。NaMyb8負責合成phenylpropanoid–polyamine conjugates（苯丙烷-多胺 共軛物）, including CP。通過比較WT, silenced NaMyb8 gene, silenced NaPI gene表明，通過提前經(jīng)歷夜蛾產(chǎn)卵所激發(fā)的植物抗性需要NaMyb8調控的抗性。本文主要突出夜蛾產(chǎn)卵進程（Prior oviposition）能作為植物的一個警示信號。 個人疑問：理解不了啊，直接被夜蛾侵害肯定會被咬呀（蛾子吃葉片的危害很猛烈，可能幾只蛾子一晚上就能吃一盆苗，而且它們多喜歡吃幼芽），如果夜蛾產(chǎn)卵就能誘發(fā)植物抗性，那蟲卵還是會孵化呀，長大了還是會吃植物啊，感覺好矛盾。不過這篇文章提出了一個好的思路，關于從一個植物性狀引出關聯(lián)的突變體。（分享人 Silence） Guard cell hydrogen peroxide and nitric oxide mediate elevated CO2-induced stomatal movement in tomato Kai Shi … Jingquan Yu New Phytologist (2015) doi: 10.1111/nph.13621 氣孔是植物進行氣體交換的重要器官，氣孔開閉受到多種因素調控，譬如光照，環(huán)境CO2含量，干旱，以及一些重要的激素如ABA。過去的研究，已經(jīng)部分闡明了氣孔運動的調控機制。譬如在ABA誘導的氣孔關閉過程中，鈣，ROS以及NO作為重要的第二信使參與其中。環(huán)境CO2的升高同樣會使氣孔關閉，這篇在番茄中的研究，闡述了ROS,ABA,NO在CO2相關的氣孔運動中的作用。 作者在這篇文章中發(fā)現(xiàn)外源CO2，通過影響NADPH氧化酶RBOH1產(chǎn)生H2O2以及NR產(chǎn)生NO，上調SLAC1表達水平，獨立于ABA系統(tǒng)調控氣孔運動。同時，OST1基因沉默會影響RBOH1以及NR相關的氣孔關閉，提示后者在OST1下游。(分享人starseacow) Breaking new ground in the regulation of the early steps of plant isoprenoid biosynthesis Manuel Rodrıguez-Concepcio n and Albert Boronat Current Opinion in Plant Biology 2015, 25:17–22 植物類異戊二烯是以異戊二烯為基本單元構建的一類化合物，該類化合物在自然界分布廣泛、種類繁多，迄今已發(fā)現(xiàn)了近三萬多種該類化合物。植物類異戊二烯包括單萜、倍半萜、二萜、三萜、多萜及甾體等。近年來研究表明，植物類異戊二烯的生物合成至少存在兩條途徑。第一條途徑為細胞質中進行的甲羥戊酸途徑 (MVA pathway)，它以糖酵解產(chǎn)物乙酰輔酶 A作為原初供體，甾體類和倍半萜化合物通過這一途徑合成。第二條途徑即 5-磷酸脫氧木酮糖/2C-甲基-4-磷酸-4D-赤蘚糖醇途徑 (1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate/2C-methyl-D-erythritol-4-phosphate pathway, DOXP/MEP pathway) ，它主要在植物特有的細胞器質體中進行，單萜、二萜及多萜等通過該途徑合成。 這篇文章關注的是近年來植物類異戊二烯生物合成的研究進展。作者主要圍繞對兩條代謝通路上的關鍵酶的研究進行綜述。目前的研究，已經(jīng)部分揭示了MVA途徑的關鍵酶HMGR以及MEP途徑的關鍵酶DXS的調控機制。 但事實上對于類異戊二烯代謝，仍然有非常多的疑問沒有得到解答。植物在不同亞細胞位置存在兩條合成通路，已經(jīng)有研究表明一些次生代謝產(chǎn)物可以通過兩條通路中任意一條合成。那么，植物為什么需要這樣兩條通路呢？這兩條通路間是否存在信息與物質交換，植物又是如何調控這兩條功能可能互相覆蓋的合成通路？此外，植物類異戊二烯代謝在下游合成了許許多多產(chǎn)物，植物又是如何具體調控這個復雜的代謝活動呢？(分享人starseacow) Monodehydroascorbate reductase mediates TNT toxicity in plants Emily J. Johnston, Elizabeth L. Rylott, Emily Beynon, Astrid Lorenz, Victor Chechik, Neil C. Bruce Science Vol. 349 no. 6252 pp. 1072-1075 2, 4, 6-三硝基甲苯（TNT），由于眾所周知的原因，成為一種嚴重的污染物。在軍事基地附近，戰(zhàn)場，軍工生產(chǎn)部門附近，都會有大量土地和地下水被TNT污染。清除這樣大范圍的TNT污染，最經(jīng)濟和有潛力的方法是利用植物富集清理。但是，TNT也會嚴重的毒害植物，嚴重的限制了植物清理的應用。 在這篇文章中，作者揭示了TNT毒害植物的機制。他們發(fā)現(xiàn)植物吸收TNT，在線粒體中還原，形成硝基自由基。這些自由基可以與氧反應，造成ROS大規(guī)模迸發(fā)，最終毒害植物。作者的研究發(fā)現(xiàn)在擬南芥中，Monodehydroascorbate reductase 6 （MDHAR6）是催化上述反應的關鍵酶。而敲除MDHAR6的植物，顯示了對TNT積累的耐受性，提示這種植物可以應用于TNT污染的清理。（分享人starseacow） |
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