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starseacow

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[交流] 植物生理群文献分享（2015年9月总第31期）

植物生理群文献分享（2015年9月总第31期）

9月份文献分享。目前为了避免广告的问题，植物生理群停止自由加入。目前主要由已有成员推荐加入。其他想加入的虫友，请在加群时提供你的木虫昵称，所在院校，专业方向信息。

Cotton polyamine oxidase is required for spermine and camalexin signalling in the defence response to Verticillium dahliae
棉花多胺氧化酶通过精胺和植保素信号参与植物的黄萎病抗性
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：棉花黄萎病是严重影响产量和品质的土传维管束病害，被称为棉花的癌症，为棉花生产上的主要病害。由于棉花基因组庞大、以及棉花与病原菌互作和病菌分化的复杂性，对棉花抗黄萎病分子机制的认识尚不清楚。挖掘棉花抗黄萎病相关基因、解析其抗病机制对于棉花抗黄萎病遗传改良具有重要意义。
多胺（PA）因在植物响应生物胁迫时发生剧烈变化而备受关注。在植物病原菌相互作用中，PA发挥双重的或相反的作用：一方面，寄主植物上调PA水平启动防卫反应；另一方面，植物体内PA积累使寄主表现出感病性；另外，植株体内多胺氧化酶（PAO）调控的PA氧化作用赋予植物增强的抗性。
与Put、Spd等常规PA不同，Spermine (Spm, 精胺) signalling在植物抵御生物胁迫进程中发挥的信号转导作用备受关注。
植保素Phytoalexin为低分子量的抗菌化合物，在互作系统的抗病性中起关键作用。目前棉花上的棉酚类含量与抗性不一致，萜烯类尚不明确。camalexin为拟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被报道位于Spm下游受Spm调动，同时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上调，在Spm signalling和camalexin biosynthesis之间是否存在一个桥梁呢？
文章主要结论：GhPAO转基因拟南芥表现出增强的黄萎病抗性，GhPAO转基因拟南芥在黄萎病菌胁迫下相对提高了PA，H2O2 和水杨酸SA含量；PA新陈代谢基因受SA和Spm信号诱导负责PA水平的精细调控；GhPAO以Spm为最适底物进行部分反向转化；PA对黄萎病菌生长具有抑制作用，Spm的作用最为卓越。较高的PA水平与棉花品种的黄萎病抗性水平一致。GhPAO转基因拟南芥调动了Spm信号关联的植保素camalexin抗性。Spm信号的中断，使GhPAO转基因拟南芥表现为感病性，反向验证了GhPAO通过Spm信号参与植物抗性。沉默GhPAO使棉花表现感病，进一步反向验证了GhPAO通过Spm和camalexin信号参与植物抗性反应。
文章创新点：一，发现、明确了棉花中植保素camalexin，为评测棉花材料的抗感性提供了潜在的参考标准，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，明确了寄主植物PA水平的高低与植物黄萎病抗性呈正相关，前人研究表明PA水平在应对不同的病原菌时表现出截然不同的变化。三，提出了GhPAO通过提高植物PA相对水平增强抗病性，传统观念多集中强调多胺氧化酶对多胺的终端代谢作用。四，初步考察了精胺信号对植保素camalexin合成具有促进作用。(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.
胞间连丝（Plasmodesmata/desmotubule）是植物细胞特有的一种细胞结构，它连接两个相邻细胞，用以传递信息和运输物质。一般认为它是内质网的一部分，换句话说，整个植物是由一个相通的内质网组成的。它是一个曲率（curvature）相当大的膜结构，虽然被发现很久了，但是其形成原理一直没有一个很好的解释。
本文作者发现reticulon(RTNLB) 蛋白位于胞间连丝上，并且在减数分裂期间，会聚集于细胞板上。结合FREP数据，得出假设RTNLB很可能对于植物细胞的胞间连丝有至关重要的作用（形成一个高曲率的管状膜结构）。本文应该提供了一个很好的胞间连丝的解释，并且有高分辨率的显微镜数据予以支持。但是本文所用的是35S启动子或是烟草瞬时表达，并没有用RTNLB蛋白的本身启动子或是试图去获得一个RTNLB蛋白的突变体来研究（可以理解，拟南芥有21个RTN蛋白），所得到的结论还是基于很多动物或酵母研究的结果来做出的假设。(分享人 Sun)

Ethylene contributes to mir1-mediated maize defense against the phloem-sap sucking insect Rhopalosiphum maidis
mir1抗玉米蚜虫- 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虫病害，ET和JA协同作用授予玉米抗虫性（mir1），特指咀嚼类害虫。但mir1调控的对韧皮部蚜虫病害的抗性不依赖于JA，而依赖ET。利用抗生、排趋玉米材料Mp708为研究对象，蚜虫饲喂实验快速诱导了mir1转录。Mir1-CP对蚜虫有直接的毒性作用。从叶片饲喂实验发现，抗性信号能进行长距离传递至根部。本文重点强调在mir1抵御蚜虫病害进程中，可以独立于JA，而受ET调控。
本文实验结果处，有一个难理解的，mir1 is not expressed in Tx601 maize lines （图2A，好厉害，竟然能有一个缺失mir1的感病材料）。
但本文对半胱氨酸蛋白酶（cysteine protease，CP）的描述好少，根据本文的观点认为CP对抗虫性是有正调控作用的，在拟南芥上也有报道说拟南芥的一个CP对植物病原菌也具有抗性，但是，同时又有大量的研究表明CP inhibitor对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
甜菜夜蛾在烟草上产卵诱发植物对幼虫食草的抗性
夜蛾产卵诱发烟草对其幼虫的抗性-Bandoly-2015-PJ
Michele Bandoly, Monika Hilker and Anke Steppuhn，The Plant Journal (2015) 83, 661–672，Germany。
摘要：烟草提前置于产卵的夜蛾环境中，对夜蛾卵能降低其成活率，或延迟夜蛾卵发育。夜蛾卵不能诱发植物抗性，但经历夜蛾产卵过程的植株表现出较强的可诱导抗性，包括caffeoylputrescine (CP，咖啡酰丁二胺)和trypsin protease inhibitors (TPIs，胰蛋白酶抑制剂)。NaMyb8负责合成phenylpropanoid–polyamine conjugates（苯丙烷-多胺共轭物）, including CP。通过比较WT, silenced NaMyb8 gene, silenced NaPI gene表明，通过提前经历夜蛾产卵所激发的植物抗性需要NaMyb8调控的抗性。本文主要突出夜蛾产卵进程（Prior oviposition）能作为植物的一个警示信号。
个人疑问：理解不了啊，直接被夜蛾侵害肯定会被咬呀（蛾子吃叶片的危害很猛烈，可能几只蛾子一晚上就能吃一盆苗，而且它们多喜欢吃幼芽），如果夜蛾产卵就能诱发植物抗性，那虫卵还是会孵化呀，长大了还是会吃植物啊，感觉好矛盾。不过这篇文章提出了一个好的思路，关于从一个植物性状引出关联的突变体。（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

气孔是植物进行气体交换的重要器官，气孔开闭受到多种因素调控，譬如光照，环境CO2含量，干旱，以及一些重要的激素如ABA。过去的研究，已经部分阐明了气孔运动的调控机制。譬如在ABA诱导的气孔关闭过程中，钙，ROS以及NO作为重要的第二信使参与其中。环境CO2的升高同样会使气孔关闭，这篇在番茄中的研究，阐述了ROS,ABA,NO在CO2相关的气孔运动中的作用。
作者在这篇文章中发现外源CO2，通过影响NADPH氧化酶RBOH1产生H2O2以及NR产生NO，上调SLAC1表达水平，独立于ABA系统调控气孔运动。同时，OST1基因沉默会影响RBOH1以及NR相关的气孔关闭，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

植物类异戊二烯是以异戊二烯为基本单元构建的一类化合物，该类化合物在自然界分布广泛、种类繁多，迄今已发现了近三万多种该类化合物。植物类异戊二烯包括单萜、倍半萜、二萜、三萜、多萜及甾体等。近年来研究表明，植物类异戊二烯的生物合成至少存在两条途径。第一条途径为细胞质中进行的甲羟戊酸途径 (MVA pathway)，它以糖酵解产物乙酰辅酶 A作为原初供体，甾体类和倍半萜化合物通过这一途径合成。第二条途径即 5-磷酸脱氧木酮糖/2C-甲基-4-磷酸-4D-赤藓糖醇途径 (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细胞器质体中进行，单萜、二萜及多萜等通过该途径合成。
这篇文章关注的是近年来植物类异戊二烯生物合成的研究进展。作者主要围绕对两条代谢通路上的关键酶的研究进行综述。目前的研究，已经部分揭示了MVA途径的关键酶HMGR以及MEP途径的关键酶DXS的调控机制。
但事实上对于类异戊二烯代谢，仍然有非常多的疑问没有得到解答。植物在不同亚细胞位置存在两条合成通路，已经有研究表明一些次生代谢产物可以通过两条通路中任意一条合成。那么，植物为什么需要这样两条通路呢？这两条通路间是否存在信息与物质交换，植物又是如何调控这两条功能可能互相覆盖的合成通路？此外，植物类异戊二烯代谢在下游合成了许许多多产物，植物又是如何具体调控这个复杂的代谢活动呢？(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），由于众所周知的原因，成为一种严重的污染物。在军事基地附近，战场，军工生产部门附近，都会有大量土地和地下水被TNT污染。清除这样大范围的TNT污染，最经济和有潜力的方法是利用植物富集清理。但是，TNT也会严重的毒害植物，严重的限制了植物清理的应用。
在这篇文章中，作者揭示了TNT毒害植物的机制。他们发现植物吸收TNT，在线粒体中还原，形成硝基自由基。这些自由基可以与氧反应，造成ROS大规模迸发，最终毒害植物。作者的研究发现在拟南芥中，Monodehydroascorbate reductase 6 （MDHAR6）是催化上述反应的关键酶。而敲除MDHAR6的植物，显示了对TNT积累的耐受性，提示这种植物可以应用于TNT污染的清理。（分享人starseacow）

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