打开APP

Plant cell:磷酸化转录因子,调控植物防卫基因诱导表达

  1. ERF
  2. 张舒群
  3. 拟南芥

来源:生物通   2013-03-27 11:22

来自美国密苏里大学、浙江大学的研究人员在拟南芥中证实,MPK3/MPK6通过磷酸化一个ERF转录因子,调控了植物防卫基因(Defense Gene)诱导表达和真菌抗性。这一研究成果发表在3月的植物学权威期刊The Plant Cell杂志上。 领导这一研究的是密苏里大学的华人科学家张舒群(Shuqun Zhang)教授,其现为浙江大学生命科学学院、国家“**计划”专家。

来自美国密苏里大学、浙江大学的研究人员在拟南芥中证实,MPK3/MPK6通过磷酸化一个ERF转录因子,调控了植物防卫基因(Defense Gene)诱导表达和真菌抗性。这一研究成果发表在3月的植物学权威期刊The Plant Cell杂志上。

领导这一研究的是密苏里大学的华人科学家张舒群(Shuqun Zhang)教授,其现为浙江大学生命科学学院、国家“**计划”专家。长期致力于生物化学、分子遗传、植物生理及信号传导特别是蛋白质磷酸化等领域研究。共发表SCI论文50余篇,论文平均影响因子8.5,累计他引次数4000余次。

植物在与病原微生物共同进化的过程中,发展了一系列拮抗病原物侵染的复杂的防御反应体系。在植物与病原互作中,有大量的基因诱导表达,它们编码的蛋白质参与植物对病原物的防卫反应,这类基因称之为防卫基因。从1902年人们发现病原物侵染而引起植物过敏反应起,人们对防卫反应进行了广泛深人的研究,到目前为止,防卫基因仍然是植保和遗传学家们研究的前沿和重点。

近年来的研究表明拟南芥两个丝裂原活化蛋白激酶MPK3和MPK6除在叶片气孔发育、花瓣脱落及胚珠发育中其重要作用外,还可被如盐、伤害和病原体等胁迫刺激和茉莉酸激活。MPK3和MPK6通过调控多种防御反应,在植物抗病性中发挥至关重要的作用。

在此前的研究中,张舒群课题组曾证实WRKY33作为MPK3/MPK6的底物,在MPK3/MPK6下游作用于植保素合成基因的调控。用死体营养型真菌病原体灰霉病菌(Botrytis cinerea)接种拟南芥时,可诱导MPK3/6信号通路激活,进而激活WRKY33;在WRKY33调控下,激活PAD3基因的转录,大量合成植保素,从而做出防卫应答。

在这篇文章中,研究人员报告称发现了MPK3/MPK6的另一个底物,ETHYLENE RESPONSE FACTOR6 (ERF6),调控了拟南芥防御基因表达和对霉病菌B. cinerea的抗性。研究人员证实在功能获得性转基因植物中或是灰霉菌B. cinerea感染时,MPK3/MPK6磷酸化ERF6,提高了ERF6蛋白的稳定性。模拟磷酸化的ERF6能够组成性激活防卫相关基因,尤其是如PDF1.1和PDF1.2等与真菌抗性相关的基因,并可增强对灰霉病菌的抗性。

相比之下,当研究人员将ERF6与EAR(ERF-associated amphiphilic repression)模体融合,表达ERF6-EAR时,发现其强有力地抑制了灰霉菌诱导的防卫基因表达,导致ERF6-EAR转基因植物对灰霉菌过敏。不同于ERF1,在防御素基因激活中ERF6所发挥的功能及调控不依赖于乙稀。

新研究证实了ERF6是MPK3和MPK6的另一个底物,在MPK3/MPK6级联反应下游发挥重要作用,调控了植物防御真菌病原体。(生物谷Bioon.com)

Phosphorylation of an ERF Transcription Factor by Arabidopsis MPK3/MPK6 Regulates Plant Defense Gene Induction and Fungal Resistance

Xiangzong Meng,Juan Xu, Yunxia He, Kwang-Yeol Yang, Breanne Mordorski,Yidong Liu and Shuqun Zhang

Arabidopsis thaliana MPK3 and MPK6, two mitogen-activated protein kinases (MAPKs or MPKs), play critical roles in plant disease resistance by regulating multiple defense responses. Previously, we characterized the regulation of phytoalexin biosynthesis by Arabidopsis MPK3/MPK6 cascade and its downstream WRKY33 transcription factor. Here, we report another substrate of MPK3/MPK6, ETHYLENE RESPONSE FACTOR6 (ERF6), in regulating Arabidopsis defense gene expression and resistance to the necrotrophic fungal pathogen Botrytis cinerea. Phosphorylation of ERF6 by MPK3/MPK6 in either the gain-of-function transgenic plants or in response to B. cinerea infection increases ERF6 protein stability in vivo. Phospho-mimicking ERF6 is able to constitutively activate defense-related genes, especially those related to fungal resistance, including PDF1.1 and PDF1.2, and confers enhanced resistance to B. cinerea. By contrast, expression of ERF6-EAR, in which ERF6 was fused to the ERF-associated amphiphilic repression (EAR) motif, strongly suppresses B. cinerea–induced defense gene expression, leading to hypersusceptibility of the ERF6-EAR transgenic plants to B. cinerea. Different from ERF1, the regulation and function of ERF6 in defensin gene activation is independent of ethylene. Based on these data, we conclude that ERF6, another substrate of MPK3 and MPK6, plays important roles downstream of the MPK3/MPK6 cascade in regulating plant defense against fungal pathogens.

版权声明 本网站所有注明“来源:生物谷”或“来源:bioon”的文字、图片和音视频资料,版权均属于生物谷网站所有。非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,否则将追究法律责任。取得书面授权转载时,须注明“来源:生物谷”。其它来源的文章系转载文章,本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,转载内容不代表本站立场。不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

87%用户都在用生物谷APP 随时阅读、评论、分享交流 请扫描二维码下载->