拟南芥TIr-NBS蛋白TN2调控植物免疫反应

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植物依赖非常复杂的先天免疫系统对抗各种病原菌,其中的分泌途径可以将抗病菌物质运输到病原菌入侵位点,在植物先天免疫中发挥重要作用。胞吐(exocytosis)是真核生物将物质分泌到细胞外的一条基本分泌途径。胞吐过程的运作有赖于胞吐复合体(exocyst complex)正常行使功能。胞吐复合体是一个保守的八聚体复合物,负责将高尔基体来源的胞吐囊泡拴系在细胞膜上。在拟南芥中,胞吐复合体成员EXO70B1缺失突变体exo70B1-3在生长5周后表现出类似于HR(hypersensitive response)的自发细胞死亡,并且在病原菌侵染之后表现出免疫反应激活和对真菌、卵菌以及细菌的抗性。exo70B1-3对白粉菌抗性依赖于水杨酸(SA),而不依赖于茉莉酸(JA)和乙烯(ET)。此外exo70B1-3还表现出花青素积累缺陷。  本研究利用遗传学的方法进行突变体筛选。在exo70B1-3抑制子突变体筛选中,获得了9个TIR-NBS2(TN2)的等位突变体。TN2编码一个没有LRR结构域的非典型性R蛋白(Resistance protein)。遗传分析发现tn2-1能够完全抑制exo70B1-3的自发细胞死亡、白粉菌诱导的细胞死亡和对白粉菌的抗性。并且tn2-1影响了exo70B1-3中SA的高度积累及SA通路相关基因表达。此外,tn2-1也能够抑制exo70B1-3对细菌、卵菌等其它病原菌的抗性。然而tn2-1不能抑制acd2(acceleratecell death2)、acd5等类病斑突变体的细胞死亡;或者edr1(enhanced disease resistance1)、edr2、pmr4(powdery mildew resistant4)等突变体的白粉菌抗性。说明tn2-1对exo70B1-3的抑制是相对专一的。tn2单突变体接种白粉菌、细菌、卵菌等病原菌之后均表现出与野生型类似的感病性。而TN2过表达植株则表现出植株矮小和叶片水渍化,暗示其免疫反应持续激活引起了生长缺陷。TN2的表达量在exo70B1-3中明显高于野生型,且与exo70B1-3产生细胞死亡的时期具有相关性。进一步,我们通过酵母双杂交、BiFC、CoIP、萤火素酶互补等生化手段检测了二者之间的相互作用。研究发现EXO70B1与TN2在酵母和植物中都存在相互作用。上述结果表明胞吐复合体成员与“TIR-NBS”受体之间在功能上是密切相关的,TN2在免疫反应中扮演着重要的看护和信号传递角色。在受到白粉菌侵染之后EXO70B1会在白粉菌入侵位点聚集,而tn2-1不影响EXO70B1的蛋白聚集,同时tn2-1也不影响EXO70B1的定位模式和exo70B1-3的花青素积累缺陷。通过与自噬突变体atg2(autophagy related protein2)、atg5、atg10等的双突变体表型分析,TN2缺失不影响这些自噬缺陷突变体的细胞死亡表型,表明这些突变体产生的细胞死亡不依赖于TN2。在烟草中过表达TN2蛋白不足以引起HR,在烟草和原生质体中观察发现TN2蛋白定位于细胞质与细胞膜,而在exo70B1-3突变体的原生质体中部分的TN2蛋白定位于细胞核中,暗示TN2蛋白的核质定位对其功能发挥具有一定的影响。
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