文獻(xiàn)背景
蚜蟲(chóng)是具破壞性的農(nóng)業(yè)和園藝害蟲(chóng)，以韌皮部為食，超過(guò)40%的植物病毒依靠蚜蟲(chóng)傳播來(lái)感染植物，因此對(duì)作物生產(chǎn)造成了大規(guī)模的破壞。蚜蟲(chóng)侵害會(huì)誘導(dǎo)植物釋放包含水楊酸甲酯（MeSA）、水楊酸結(jié)合蛋白-2（SABP2）、轉(zhuǎn)錄因子NAC2和水楊酸-羧甲基轉(zhuǎn)移酶-1（SAMT1）在內(nèi)的VOCs。MeSA在植物防御蚜蟲(chóng)等草食性昆蟲(chóng)侵害中發(fā)揮重要作用，包括驅(qū)除昆蟲(chóng)、吸引捕食者或降低昆蟲(chóng)的生存適應(yīng)性等方式。MeSA被認(rèn)為是植物內(nèi)部和長(zhǎng)距離移動(dòng)信號(hào)，參與誘導(dǎo)對(duì)微生物病原體和食草昆蟲(chóng)的系統(tǒng)獲得性抗性（SAR）。在SAR過(guò)程中，水楊酸（SA）在病原體感染的細(xì)胞中積累，并通過(guò)SAMT1轉(zhuǎn)化為MeSA；然后，MeSA通過(guò)韌皮部進(jìn)入遠(yuǎn)端組織，隨后在未侵染葉中被SABP2重新轉(zhuǎn)化為SA。雖然已知MeSA作為植物內(nèi)SAR信號(hào)的功能，但MeSA如何作為植物間通訊的信號(hào)激活A(yù)D抗蚜蟲(chóng)防御是一個(gè)長(zhǎng)期未解決的問(wèn)題。植物是否擁有識(shí)別和感知空氣中MeSA的受體也不清楚。此外，蚜蟲(chóng)和病毒能否干擾植物氣傳性免疫也未知。本研究揭示了AD的分子機(jī)制和蚜蟲(chóng)-病毒共同進(jìn)化的共生關(guān)系，證明AD是控制蚜蟲(chóng)和病毒的潛在仿生策略。
基本信息
Molecular basis of methyl-salicylatemediated plant airborne defence
期刊：
Nature
影響因子：64.8
通訊作者：
劉玉樂(lè)
作者單位：
清華大學(xué)等
索萊寶合作產(chǎn)品：
產(chǎn)品貨號(hào) | 產(chǎn)品名稱 |
IB0100 | 6-芐氨基喋呤（6-BA） |
IA1310 | 腺苷-5'-三磷酸 |
N8010 | α-萘乙酸（NAA） |
摘要
蚜蟲(chóng)是具破壞性的作物害蟲(chóng)之一，被蚜蟲(chóng)侵害的植物會(huì)釋放揮發(fā)性化合物，以引起鄰近植物的氣傳性免疫（AD）。本文揭示了MeSA、SABP2、轉(zhuǎn)錄因子NAC2和SAMT1形成了信號(hào)通路來(lái)介導(dǎo)鄰近植物針對(duì)蚜蟲(chóng)和病毒的AD?？諝庵蠱eSA能夠被MeSA受體蛋白水楊酸結(jié)合蛋白-2（SA-binding protein-2，SABP2）感知并轉(zhuǎn)化為水楊酸（salicylic acid, SA）。水楊酸引起信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，SA激活轉(zhuǎn)錄因子NAC2，上調(diào)水楊酸羧基甲基轉(zhuǎn)移酶1（SA-carboxylmethyltransferase-1，SAMT1）基因的表達(dá)，激活NAC2-SAMT1模塊從而產(chǎn)生更多的MeSA，誘導(dǎo)植物的抗蚜蟲(chóng)免疫，從而降低病毒的傳播。一些蚜蟲(chóng)傳播病毒比如黃瓜花葉病毒、馬鈴薯Y病毒等能夠編碼含有解旋酶結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)，通過(guò)與NAC2蛋白相互作用來(lái)抑制AD，改變NAC2蛋白的亞細(xì)胞定位，促進(jìn)NAC2在細(xì)胞質(zhì)中被26S蛋白酶體降解，從而負(fù)調(diào)控NAC2-SAMT1通路，抑制MeSA的合成和揮發(fā)，阻斷植物間“預(yù)警"通訊，促進(jìn)蚜蟲(chóng)對(duì)鄰近植物的侵染和對(duì)病毒的傳播。本研究揭示了AD的分子機(jī)制和蚜蟲(chóng)-病毒共同進(jìn)化的共生關(guān)系，表明AD是一種潛在的生物仿生策略，可以控制蚜蟲(chóng)和病毒的傳播。
研究?jī)?nèi)容及結(jié)果
作者通過(guò)免疫沉淀-質(zhì)譜分析策略（IP-MS），成功鑒定了本氏豬籠草中黃瓜花葉病毒（CMV）的病毒發(fā)病機(jī)制過(guò)程中，核心蛋白CMV1a的相互作用蛋白組，并確定NAC2為CMV1a的重要相互作用因子，以進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖1a）。CMV1a-NAC2相互作用通過(guò)免疫共沉淀（co-IP）、雙分子熒光（BiFC）和熒光素酶互補(bǔ)成像（LCI）試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖1b-d）。為了評(píng)估NAC2是否影響CMV對(duì)NAC2.1/NAC2.2雙敲除（KO）突變株的感染，通過(guò)比較CRISPR-cas9基因編輯（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖2a）產(chǎn)生的突變株（NAC2植株）和野生型（WT株）的感染結(jié)果，發(fā)現(xiàn)CMV感染導(dǎo)致NAC2突變株的癥狀更嚴(yán)重，病毒RNA和外殼蛋白（CP）的量更高（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖1e-g）。用GFP標(biāo)記的馬鈴薯病毒Y或GFP標(biāo)記的TMV（TMV-GFP）感染的突變株和野生型植株中也有類似的結(jié)果（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖1h-m）。這些數(shù)據(jù)表明，NAC2對(duì)植物抗病毒防御至關(guān)重要。 
擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖1
2. 證明NAC2通過(guò)MeSA介導(dǎo)AD對(duì)抗蚜蟲(chóng)
作者在研究中注意到，在NAC2葉子上定植的綠桃蚜蟲(chóng)數(shù)量比在WT葉子上的數(shù)量多得多，進(jìn)一步研究了NAC2植株對(duì)蚜蟲(chóng)吸引力的作用。作者進(jìn)行了圓形培養(yǎng)皿和Y管嗅覺(jué)儀生物測(cè)定，發(fā)現(xiàn)NAC2植株比WT植株吸引了更多的蚜蟲(chóng)，推測(cè)這可能是由空氣傳播信號(hào)介導(dǎo)的（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖1n-o）。作者使用氣相色譜法與MS（GC-MS）相結(jié)合來(lái)鑒定蚜蟲(chóng)侵襲的WT植株與NAC2植株釋放的揮發(fā)物。而MeSA是蚜蟲(chóng)侵襲WT植株與NAC2植株產(chǎn)生差異的VOC，并且蚜蟲(chóng)侵染后WT釋放的MeSA多于NAC2植株（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖2e-h）。MeSA是有據(jù)可查的可誘發(fā)蚜蟲(chóng)的VOC10-13主要揮發(fā)物。為了測(cè)試NAC2植株對(duì)蚜蟲(chóng)吸引力的影響是否歸因于MeSA的揮發(fā)，研究人員使用GC-MS測(cè)量了對(duì)蚜蟲(chóng)侵襲的WT植株在空氣中MeSA的排放率，發(fā)現(xiàn)每個(gè)蚜蟲(chóng)侵襲的WT植株MeSA的排放率為34ng h?1（相當(dāng)于每天排放0.816µg）（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖2f）。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，含有0.8µg MeSA/羊毛脂處理的植株與蚜蟲(chóng)侵襲的WT植株有相似的MeSA排放（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖2i，j）。因此，研究人員使用0.8µg MeSA/羊毛脂涂抹對(duì)植株進(jìn)行處理，結(jié)果表明NAC2和WT植株對(duì)蚜蟲(chóng)表現(xiàn)出相似的吸引力（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖1p，q）。然而，當(dāng)單獨(dú)用羊毛脂或羊毛脂與其他揮發(fā)物（如3,3-二甲基己烷）處理時(shí)，NAC2植株比WT植株對(duì)蚜蟲(chóng)更具吸引力（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖1r，s）。研究人員將NAC2和WT植株置于揮發(fā)性MeSA下24 h，然后通風(fēng)2h，并比較了氣態(tài)MeSA如何影響植株對(duì)蚜蟲(chóng)的吸引力。在這樣的條件下，WT植株對(duì)蚜蟲(chóng)的驅(qū)避性更強(qiáng)（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖1t，u）。然而，在通風(fēng)和不進(jìn)行揮發(fā)性MeSA處理后，NAC2植株之間的蚜蟲(chóng)驅(qū)避性沒(méi)有明顯差異（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖1v，w）。此外，與未進(jìn)行MeSA處理時(shí)觀察到的情況一樣，在MeSA處理下，與揮發(fā)性MeSA處理隨后通風(fēng)的WT植株相比，NAC2植株對(duì)蚜蟲(chóng)的吸引力仍然更大（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖 1x，y）。
為了解釋這種現(xiàn)象背后的原因（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖1t-y），研究人員用揮發(fā)性MeSA處理NAC2或WT植株24 h，然后通風(fēng)，量化接收植株（接收器）排放的揮發(fā)性MeSA。WT植株反而在空氣中釋放出更高水平的MeSA（圖1a，b）。隨后研究人員比較了蚜蟲(chóng)MeSA接收植株與模擬WT植株在涂抹后的吸引力，所有植株都含有MeSA/羊毛脂，但發(fā)現(xiàn)它們?cè)谘料x(chóng)偏好方面沒(méi)有差異（圖1c，d）。此外，在用MeSA/羊毛脂涂抹NAC2和WT接收植株后，這些MeSA接收植株還同樣吸引蚜蟲(chóng)（圖1e，f）。接下來(lái)，研究人員以蚜蟲(chóng)侵襲的植物為發(fā)射植株（發(fā)生源），研究了NAC2植株在自然露天環(huán)境下AD的作用（圖3a）。在被吸汁蚜蟲(chóng)感染后，WT植株不斷排放VOC MeSA（圖1g，h）。值得注意的是，NAC2接收植株釋放的MeSA波動(dòng)性較低，但是當(dāng)發(fā)生源受到蚜蟲(chóng)攻擊時(shí)，與WT接收植株相比，其表現(xiàn)出對(duì)蚜蟲(chóng)更高的吸引力（圖1i-l）。與鄰近的模擬發(fā)射植株相比，受蚜蟲(chóng)侵染的WT相鄰接收植株對(duì)蚜蟲(chóng)的驅(qū)避性更強(qiáng)，而與模擬蚜蟲(chóng)攻擊發(fā)射植株相鄰的NAC2接收植株之間的蚜蟲(chóng)驅(qū)避性沒(méi)有顯著差異（圖1m，n）。此外，在以接收植株喂食24小時(shí)后，WT中的蚜蟲(chóng)存活率降低，但NAC2接收植株的存活率沒(méi)有降低（圖 1o，p）。這些結(jié)果表明，一旦感知到MeSA，鄰近接收植株中的MeSA生物合成是以NAC2依賴性方式調(diào)節(jié)進(jìn)而介導(dǎo)可對(duì)抗蚜蟲(chóng)的AD。
擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖2
圖1
3. NAC2激活SAMT1轉(zhuǎn)錄
接下來(lái)，研究人員開(kāi)始探索NAC2和MeSA生物合成之間的分子遺傳機(jī)制。NAC2作為轉(zhuǎn)錄因子（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖3b），可以定位于細(xì)胞核中（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖3c）。隨后，研究人員對(duì)有和沒(méi)有蚜蟲(chóng)喂食的WT和NAC2植株進(jìn)行了RNA測(cè)序（RNA-seq）和比較轉(zhuǎn)錄組分析，并鑒定了許多潛在的NAC2調(diào)節(jié)差異表達(dá)基因（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖4和補(bǔ)充表1和2），其中SAMT1的結(jié)果特別令人感興趣（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖4e）。無(wú)論這些植物是否受到蚜蟲(chóng)的侵襲，NAC2植株的SAMT1 RNA水平都低于WT植株（補(bǔ)充表1和2）。SAMT1將SA轉(zhuǎn)化為MeSA19，研究人員通過(guò)定量研究NAC2、HA-NAC2過(guò)表達(dá)和WT植株葉片組織中的SAMT1轉(zhuǎn)錄本，以評(píng)估NAC2是否通過(guò)調(diào)節(jié)SAMT1的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。結(jié)果表明，與WT植株相比，NAC2植株的SAMT1 mRNA水平顯著降低，但HA-NAC2過(guò)表達(dá)植株的SAMT1 mRNA水平升高（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖3d，e）。此外，熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)表明，NAC2增強(qiáng)了SAMT1啟動(dòng)子控制下的報(bào)告基因的轉(zhuǎn)錄（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖3f）。ChIP–qPCR、酵母單雜交和EMSA分析均表明，NAC2與SAMT1啟動(dòng)子結(jié)合，并激活報(bào)告基因轉(zhuǎn)錄（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖3g-i）。此外，NAC2的瞬時(shí)過(guò)表達(dá)增加了植物MeSA的產(chǎn)生（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖 3j）。這些結(jié)果表明，NAC2-SAMT1模塊與植物MeSA生物合成的調(diào)控有關(guān)。
擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖3
擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖4
4. SA激活NAC2-SAMT1模塊引發(fā)AD
為了研究NAC2是否通過(guò)激活SAMT1轉(zhuǎn)錄影響接收植株MeSA的產(chǎn)生，研究人員評(píng)估了不同處理?xiàng)l件下突變株NAC2、NahG和WT植株中的NAC2和SAMT1的mRNA水平（圖 2f）。蚜蟲(chóng)侵襲后，WT和NAC2植株的SA水平升高程度相近，然而，細(xì)胞MeSA和SAMT表達(dá)的增加僅在WT植株中發(fā)現(xiàn)（圖2e-g）。在WT接收植株和NAC2接收植株鄰近蚜蟲(chóng)侵襲植株中也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果（圖 2h-j）。這些結(jié)果表明，NAC2是蚜蟲(chóng)定向誘導(dǎo)或蚜蟲(chóng)介導(dǎo)的SAMT1表達(dá)和揮發(fā)性MeSA產(chǎn)生所必需的。此外，外源性SA上調(diào)了NAC2和SAMT1在WT植株中的表達(dá)，但在NAC2突變株中SAMT1 mRNA的表達(dá)水平未顯著改變（圖 2k，l）。與NAC2突變株相比，外源性SA也誘導(dǎo)WT植株的MeSA揮發(fā)性和蚜蟲(chóng)驅(qū)避性（圖2m–p），并增加SAMT1-KO植株中NAC2和SAMT1轉(zhuǎn)錄本的水平（圖 2q；圖2b，c），samt1植株對(duì)蚜蟲(chóng)的吸引力也更強(qiáng)，而且在samt1植株中外源性SA不誘導(dǎo)蚜蟲(chóng)驅(qū)避（圖2r-t）。此外，暴露于蚜蟲(chóng)侵襲的samt1植株中揮發(fā)性MeSA的產(chǎn)生減少（圖3a，b），在進(jìn)一步的蚜蟲(chóng)行為學(xué)實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)與鄰近模擬的WT接收植株相比，鄰近蚜蟲(chóng)侵襲的WT發(fā)射植株的WT接收植株對(duì)蚜蟲(chóng)的驅(qū)避性更強(qiáng)，然而，無(wú)論何時(shí)將這些發(fā)射植株暴露于蚜蟲(chóng)侵襲中，與NAC2或SAMT1發(fā)射植株相鄰的WT接收植株在蚜蟲(chóng)驅(qū)避性方面都沒(méi)有顯著差異（圖3c-e）。這些結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了MeSA作為植物AD中PPC信號(hào)的作用?？偟膩?lái)說(shuō)，結(jié)果表明SA可以激活NAC2-SAMT1轉(zhuǎn)錄進(jìn)而增加發(fā)射和接收植株中揮發(fā)性MeSA的產(chǎn)生。
作為一種SA結(jié)合蛋白，SABP2也可以與MeSA結(jié)合，這對(duì)于細(xì)胞內(nèi)MeSA轉(zhuǎn)化為SA至關(guān)重要。因此，SABP2可以作為一種OBP樣受體，感知并將發(fā)射植株產(chǎn)生的揮發(fā)狀態(tài)MeSA轉(zhuǎn)化為SA以觸發(fā)NAC2介導(dǎo)的接收植株中的蚜蟲(chóng)抗性。為了驗(yàn)證這一想法，研究人員首先確認(rèn)SABP2與SA結(jié)合（圖3f），通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證MeSA是否影響SABP2-SA的結(jié)合活性（圖3g）。在無(wú)MeSA的情況下，SABP2-[3H]SA（50 Ci mmol?1）結(jié)合力為100%。然而，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，3nM和15nM的MeSA，SABP2對(duì)[3H]SA的結(jié)合活性分別降低到約74%和46%（圖3g）。因此，3nM的MeSA足以滿足用于[3H]SA與SABP2的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)，表明MeSA可以以生理濃度與SABP2結(jié)合。隨后，研究人員建立了SABP2-KO突變株（sabp2），并測(cè)試了sabp2突變株與WT植株的蚜蟲(chóng)驅(qū)避性，用揮發(fā)性的MeSA處理，然后進(jìn)行通氣，揮發(fā)性的MeSA處理可增加WT的蚜蟲(chóng)驅(qū)避性和SA生物合成，但對(duì)于sabp2突變株并沒(méi)有增加（圖3h-j和擴(kuò)展圖2d）。此外，蚜蟲(chóng)喂食WT發(fā)射植株增加了WT植株的蚜蟲(chóng)驅(qū)避性，但sabp2未增加（圖3k）。此外，外源性的SA對(duì)WT和sabp2植株的MeSA揮發(fā)性無(wú)顯著差異，表明SABP2對(duì)MeSA的釋放不是必須的（圖3l，m）。這些結(jié)果表明，SABP2確實(shí)是一種OBP樣受體，可以感知并將空氣中的MeSA轉(zhuǎn)化為SA，引起NAC2介導(dǎo)的蚜蟲(chóng)驅(qū)避性。
SAMT1是植物抗病毒免疫所必需的。為了測(cè)試SAMT1是否為NAC2介導(dǎo)的植物抗病毒免疫中的一個(gè)組成部分。研究人員敲低（KD）samt1植株中的NAC2，使用基于煙草脆裂病毒（TRV）誘導(dǎo)的基因沉默產(chǎn)生nac2/samt1雙突變植株。與NAC2突變株一樣，NAC2-KD植株表現(xiàn)出正常生長(zhǎng)，和對(duì)CMV和PVY的高易感性（圖1e-j，擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖5a-e，h-l），表明病毒誘導(dǎo)的基因沉默NAC2-KD與NAC2-KO株有相似性。然而，nac2/samt1和samt1植株表現(xiàn)出相似程度的CMV或PVY易感性（圖 5a-e，h-l）。此外，CMV感染增強(qiáng)了植物細(xì)胞內(nèi)MeSA水平（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖5f）。在病毒感染期間，NAC2-KD、samt1和nac2/samt1植株的未侵襲葉片產(chǎn)生相似數(shù)量的MeSA，但與WT植株相比，數(shù)量較低（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖5g）。此外，作者還研究了外源性MeSA或SA在nac2、sabp2、samt1和WT不同植株中，MeSA是否以及如何通過(guò)NAC2介導(dǎo)植物抗病毒防御。與WT植株相比，nac2、samt1和sabp2植株對(duì)CMV和PVY更易感（圖3n，o）。然而，外源性MeSA可以降低nac2和samt1植株的病毒易感性，但對(duì)sabp2植株無(wú)效（圖 3n，o），可能是由于WT、nac2和samt1植株中的MeSA轉(zhuǎn)化為 SA。外噴SA也可以降低nac2、samt1和sabp2植株的病毒易感性（圖3n，o）。這與以下事實(shí)一致：SA可以抑制多種病毒對(duì)植物的感染，包括CMV、馬鈴薯病毒X和TMV。
綜上所述，MeSA結(jié)合蛋白SABP2能夠在結(jié)合MeSA時(shí)，將細(xì)胞間的MeSA轉(zhuǎn)化成SA。由此實(shí)現(xiàn)信號(hào)的發(fā)起。隨后SA激活NAC2-SAMT1模塊，以此上調(diào)內(nèi)源MeSA水平，促進(jìn)NAC2依賴性SAMT1的轉(zhuǎn)錄與翻譯。
擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖5
5. CMV1a破壞NAC2的穩(wěn)定性以抑制AD
研究表明CMV感染可以抑制蚜蟲(chóng)誘導(dǎo)的AD（圖4a），從而有利于蚜蟲(chóng)的生存和病毒的傳播與感染，可能是通過(guò)CMV介導(dǎo)MeSA所致。CMV1a-NAC2相互作用（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖1a-d）表明CMV1a可能參與CMV介導(dǎo)的AD抑制。為了驗(yàn)證這一點(diǎn)，首先生成了表達(dá)CMV1a的轉(zhuǎn)基因煙草植物（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖6a，b），并評(píng)估了CMV1a對(duì)植物、蚜蟲(chóng)和AD吸引力的影響。圓形培養(yǎng)皿和Y管嗅覺(jué)儀生物測(cè)定表明，CMV1a表達(dá)導(dǎo)致植物對(duì)蚜蟲(chóng)具有更高的吸引力（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖 6c，d）。表明CMV1a參與CMV介導(dǎo)的AD抑制。
為了了解 CMV1a-NAC2相互作用在CMV介導(dǎo)的AD抑制中的重要性，研究人員鑒定了CMV1a中與NAC2相互作用的關(guān)鍵氨基酸。CMV1a由N端甲基轉(zhuǎn)移酶和C端ATP依賴性解旋酶結(jié)構(gòu)域（HD）組成。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)CMV1a HD是CMV1a-NAC2相互作用的主要區(qū)域（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖6l）。隨后，研究人員使用Alpha Fold-Multimer27模擬了CMV1a-NAC2復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，并觀察到 CMV1a中983位的甘氨酸殘基與NAC2物理距離最近，預(yù)測(cè)該殘基可能是CMV1a與NAC2相互作用所必需的（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖6m，n）。CMV1a HD或全長(zhǎng)CMV1a中的G983D突變嚴(yán)重降低了CMV1a-NAC2的相互作用（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖 6o-q）。
接下來(lái)，研究人員使用BiFC研究了CMV1a-NAC2相互作用的亞細(xì)胞定位，發(fā)現(xiàn)CMV1a在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中都與NAC2相互作用（圖1c），這與沒(méi)有CMV1a共表達(dá)的NAC2定位不同（圖3c），表明CMV1a可以將一些NAC2從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)。類似的還有CMV1a–MYC，但是cLUC–MYC和CMV1a（G983D）-MYC均未出現(xiàn)這種現(xiàn)象，這或許可以解釋引起部分RFP-NAC2的細(xì)胞質(zhì)定位和細(xì)胞核中較少的RFP熒光（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖 7a）。值得注意的是，CMV1a-MYC沒(méi)有改變RFP核定位，表明CMV1a-MYC定向NAC2的重新定位取決于NAC2-CMV1a相互作用（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖7b）。此外，研究人員使用核輸出信號(hào)（NES）標(biāo)記的NAC2研究了細(xì)胞質(zhì)NAC2的穩(wěn)定性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)NES-NAC2定位于細(xì)胞質(zhì)中，NAC2易被26S-蛋白酶體系統(tǒng)降解（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖7c，d）。此外，瞬時(shí)CMV1a表達(dá)增強(qiáng)了26S-蛋白酶體系統(tǒng)對(duì)NAC2的降解，但不影響RFP穩(wěn)定性（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖 7e-i），而CMV1a（G983D）未引起NAC2降解（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖7f–i）。
瞬時(shí)表達(dá)試驗(yàn)表明，是CMV1a而非CMV1a（G983D）抑制NAC2介導(dǎo)的SAMT1激活啟動(dòng)子（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖7j）。此外，CMV1a（G983D）或CMV1a植株與WT植株的Y管嗅覺(jué)儀生物測(cè)定和GC-MS分析表明，CMV1a（G983D）降低CMV1a介導(dǎo)的植物對(duì)蚜蟲(chóng)的吸引力和抑制MeSA揮發(fā)（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖7k-m）。而且Y管嗅覺(jué)儀生物測(cè)定提供了額外的證據(jù)，證實(shí)氨基酸殘基Gly983對(duì)CMV1a抑制植株間AD至關(guān)重要。
綜上所述，表明CMV1a通過(guò)與NAC2的直接相互作用，影響NAC2的亞細(xì)胞定位并破壞其穩(wěn)定性，從而降低轉(zhuǎn)錄因子NAC2驅(qū)動(dòng)的SAMT1激活和MeSA的產(chǎn)生，進(jìn)而干擾和抑制AD。
圖4
6. 一些蚜蟲(chóng)傳播的病毒抑制AD
CMV1a具有甲基轉(zhuǎn)移酶和解旋酶活性，并構(gòu)成病毒復(fù)制酶復(fù)合物的一部分，通過(guò)其HD與NAC2相互作用（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖1a-d）。值得注意的是，來(lái)自許多蚜蟲(chóng)傳播病毒的HDs，包括馬鈴薯Y病毒、黃蜂病毒、黃體病毒和阿爾法莫病毒在與CMV1a Gly983相對(duì)應(yīng)的位置均含有保守的甘氨酸殘基（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖8和9a）。
GC-MS分析顯示，PVY感染并影響了蚜蟲(chóng)侵染后植物MeSA的揮發(fā)。此外，作者還研究了，兩種蚜蟲(chóng)傳播的病毒CMV和PVY使NAC2能夠從細(xì)胞核到細(xì)胞質(zhì)重新定位（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖9i）。同樣，PVY CI，而不是CI（G347D）或非蚜蟲(chóng)傳播病毒TMV的126KD蛋白，與NAC2相互作用（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖9j，k），并部分破壞NAC2的穩(wěn)定性（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖9l）。這些結(jié)果表明，一些蚜蟲(chóng)傳播的病毒已經(jīng)進(jìn)化到利用含HD的蛋白質(zhì)作為干擾植物AD的一般策略。
擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖8 
擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖9
結(jié)論
更多產(chǎn)品
套裝貨號(hào) | 套裝名稱 | 描述 |
IA1310 | 腺苷-5'-三磷酸 | 是體內(nèi)能量?jī)?chǔ)存和代謝的重要物質(zhì)，為代謝提供能量，同時(shí)在細(xì)胞中作為輔酶發(fā)揮作用。 |
IA0590 | 三磷酸腺苷二鈉 | 是用于代謝反應(yīng)中底物活化的磷酸基團(tuán)供體和大量激酶的輔酶。 |
IA2970 | 腺苷-5'- 單磷酸一水 | 是腺苷A1受體(adenosine A1 receptor)激動(dòng)劑。 |
IB0100 | 6-芐氨基喋呤 (6-BA) | 是一種細(xì)胞分裂素，通過(guò)刺激細(xì)胞分裂引起植物生長(zhǎng)和發(fā)育，可調(diào)節(jié)植物的抗氧化系統(tǒng)的活性。 |
IE0110 | 24- 表油菜素內(nèi)酯 | 是一種植物生長(zhǎng)激素。據(jù)報(bào)道，具有緩解植物重金屬和農(nóng)藥脅迫潛力。此外，在各種癌細(xì)胞中是一種潛在的凋亡誘導(dǎo)劑，而不影響非腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。 |
IH0650 | 28- 高油菜素內(nèi)酯 | 是一種具有生物活性的化合物。 |
IH0660 | 28- 表高油菜素內(nèi)酯 | 具有高促生長(zhǎng)和抗應(yīng)激活性的一類新型甾體植物激素。 |
IN0540 | 1-萘乙酸(NAA) | 是具有生長(zhǎng)素活性的合成植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。 |
II0430 | 3-吲哚乙酸 | 是一種植物生長(zhǎng)激素。可以添加到細(xì)胞培養(yǎng)基中用來(lái)誘導(dǎo)植物細(xì)胞伸長(zhǎng)和分裂。 |
II0500 | 吲哚丁酸 | 是植物生長(zhǎng)素和良好的生根劑。它可以促進(jìn)草本植物和木本觀賞植物生根，并用于提高果實(shí)率。 |
II0540 | 吲哚丙酸 | 是一種有效的神經(jīng)保護(hù)性抗氧化劑和植物生長(zhǎng)素。 |
II0580 | 吲哚乙腈 | 是一種植物生長(zhǎng)激素。 |
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