拟南芥MPK4及VDAC3在先天免疫中的功能研究

• 作 者: 王程程
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 拟南芥 先天免疫 有丝分裂原活化蛋白激酶 基因表达 抗病机制

有丝分裂原活化蛋白激酶(MAPK)在植物先天免疫中发挥着重要的作用。植物细胞识别外界病原后，通过MAPK级联传导信号并最终激发防卫基因的表达。拟南芥MPK4级联通路MEKK1-MKK1/2-MPK4负调控免疫反应，但对其具体的调控抗病免疫机制的了解还非常有限，寻找MPK4的底物蛋白是研究其作用机理的一个重要途径。我们通过酵母双杂交得到两个与MPK4相互作用的蛋白，命名为MKS3和MKS4。MKS3与MPK4及其激酶活性突变体CA-MPK4之间均存在明显的互作，而且其信号肽区段对蛋白之间的互作必不可少，这暗示MPK4可能通过磷酸化其信号肽片段而影响其细胞定位。MKS4虽然不与MPK4互作，但是与激酶激活形式CA-MPK4之间有明显的互作，暗示MPK4可能在静息状态下不能识别MKS4，只有被上游激活后才能识别MKS4。对MKS3和MKS4进一步的研究结果将有助于阐明MPK4负调控植物抗病免疫的机制。　　当植物细胞受到病原菌的侵袭时，阴离子外流是最早期发生的反应之一，这说明阴离子通道可能参与了植物的抗病免疫过程。但何种类型阴离子通道参与植物免疫以及具体调控方式都不明确。我们用尼氟灭酸抑制R型阴离子通道活性后，发现病原相关分子模式flg22所诱导的活性氧爆发、胼胝质沉积以及病原菌效应子所激发的细胞死亡均明显增强。而用DIDS抑制S型阴离子通道活性后则观察到了相反的现象。这说明R型和S型的阴离子通道都参与了拟南芥的先天免疫过程，但起着相反的作用。电压依赖性阴离子通道(VDAC)位于线粒体外膜，是动物细胞凋亡调控系统中的关键组分，但其在植物细胞中的功能还不明确。拟南芥VDAC家族有4个成员，本研究利用拟南芥相关T-DNA插入突变体，探究了VDAC3基因在植物抗病反应中的功能。结果显示病原相关分子模式flg22诱导的PTI标志性反应活性氧产生和胼胝质沉积在vdac3突变体中都显著增强，表明VDAC3参与了病原相关分子模式触发的免疫反应。此外，效应因子激发的超敏性细胞死亡在vdac3突变体中也更明显，显示VDAC3也参与了效应子触发的免疫反应。这些结果表明VDAC3在多个层面参与了植物的抗病反应。