文档介绍：水杨酸在植物系统获得性抗性中的信号转导
简介
水杨酸介导的植物系统获得性抗性中的信号转导途径
水杨酸在植物系统获得性抗性中与其他信号的相互作用
总结与展望
简介
水杨酸(SA)是一种小分子酚类物质,水杨酸及其盐类被认为是一种新型植物激素,对植物体内重要的代谢过程起调控作用。水杨酸不仅可以调节植物的某些生长发育过程,还可以提高植物的抗逆性。
特别是水杨酸在植物生物胁迫和非生物胁迫抗性中作为重要的信号分子,可以诱导多种植物对生物胁迫和非生物胁迫产生持续抗性,还诱导许多有关植物抗性酶的生成并调节其活性。
简介
水杨酸在植物体内主要的存在形式有游离水杨酸(SA)、水杨酸-2-O-β-葡萄苷(SAG)、水杨酸甲酯(MeSA)。
近年来,关于水杨酸信号途径的研究取得了较大的进展,董欣年团队发现了NPR1、以及NPR1旁系同源物NPR3和NPR4都与水杨酸之间存在互作关系,同时水杨酸信号转导途径仍在不断探索中。
水杨酸介导的植物系统获得性抗性中的信号转导途径
一、水杨酸的结合蛋白
目前已从烟草中鉴定了3种与水杨酸亲和力很强的可溶性水杨酸结合蛋白:SABP,SABP2和SABP3。SABP具有过氧化氢酶活性。SABP2具有抗坏血酸氧化酶(APX)活性和水杨酸甲酯酶活性。因为在距被侵染部位较远的组织中也能够有效的与水杨酸结合,推断SABP2具有高效结合水杨酸的作用并且催化水杨酸甲酯转化为水杨酸,参与诱导系统获得性抗性的信号途径。SABP3与叶绿体碳酸酐酶(CA)类似,还可能以其氧化剂功能在过敏反应中起作用。
水杨酸介导的植物系统获得性抗性中的信号转导途径
水杨酸与SABPs结合后,作为单电子供体底物,可以抑制CAT、APX和CA的活性,提高H2O2水平。水杨酸自身转变成自由基来启动脂质过氧化反应,然后其过氧化产物及H2O2与水杨酸之间的自我反馈机制被启动,在胞内放大信号传导,最终诱导病程相关蛋白基因表达,以及过敏反应和系统获得性抗性的产生。说明水杨酸可能通过阻断过氧化物酶的活性诱导H2O2形成第二信使来激发下游抗性反应,以提高植物对生物胁迫的抗性。水杨酸在植物体内有不同的水杨酸结合蛋白,表明可能存在不同的水杨酸诱导胁迫应答途径,但水杨酸与不同的水杨酸结合蛋白调控机制还需进一步研究。
水杨酸介导的植物系统获得性抗性中的信号转导途径
二、水杨酸上游的系统获得性抗性信号转导途径
许多植物抗病基因(R)有共同的结合位点,例如核苷酸结合位点(NBS)和富含亮氨酸重复结构域(LRR)。TIR-NBS-LRR类R基因(TIR)的下游需要EDS1,而CC-NBS-LRR类R基因(CC)的下游需要NPR1。
水杨酸介导的植物系统获得性抗性中的信号转导途径
EDS1可以引起水杨酸的初步累积和超敏反应(HR)的初步发展,然后可以与PAD4共同作用引起水杨酸进一步的积累。EDS5和SID2位于EDS1和PAD4下游,可以直接影响水杨酸的合成。水杨酸也通过正反馈促进R基因、EDS1、PAD4、EDS5、SID2的表达,进而使SA信号迅速放大。
水杨酸介导的植物系统获得性抗性中的信号转导途径
三、水杨酸下游的重要转录因子—NPR1
水杨酸介导的植物系统获得性抗性中的信号转导途径
四、水杨酸下游的重要转录因子—WRKY
非常多的证据表明转录因子WRKY广泛参与了水杨酸下游的信号转导。WRKY能通过绑定PR基因启动子区域的C//T(W box)来调节基因的表达。NPR1与WRKY在系统获得性抗性调节中的关系密切:由WRKY启动子区域的序列C//T突变会影响NPR1的表达,可以得出WRKY转录因子可能介导NPR1的表达;另一方面,部分WRKY转录因子的作用依赖于NPR1。