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Science:揭示短链脂肪酸触发植物对细菌的免疫反应

来源:本站原创 2019-04-15 13:21

2019年4月15日讯/生物谷BIOON/---与人类和动物一样,植物在免疫系统的帮助下可以抵御病原菌。但是,病原菌如何激活植物的细胞防御?在一项新的研究中,来自德国慕尼黑工业大学(TUM)的研究人员发现植物细胞中的受体通过简单的分子构成单元(building block)识别。相关研究结果发表在2019年4月12日的Science期刊上,论文标题为“Bacterial medium-chain 3-hydroxy fatty acid metabolites trigger immunity in Arabidopsis plants”。
图片来自Astrid Eckert/TUM。

论文通讯作者、慕尼黑工业大学植物病理学主席Stefanie Ranf博士说,“植物的免疫系统要比我们想象的复杂得多。”Ranf与一个国际研究团队一起发现了激活植物免疫防御的物质。

在此之前,科学家们一直认为植物细胞---类似于人类和动物细胞---通过复杂的分子化合物(比如来自细菌细胞壁)识别。特别地,作为由脂肪样部分和糖分子组成的分子,脂多糖(LPS)被怀疑引发免疫反应。

2015年,Ranf及其团队已成功鉴定出它的受体蛋白LORE(lipo-oligosaccharide-specific reduced elicitation)。所有实验都已表明当LORE蛋白检测到来自某些细胞壁的LPS分子时,它会激活植物细胞的免疫系统。

返回正确的轨道

Ranf说,“当我们想要更深入地研究这种受体蛋白时,惊喜就来了。我们的目标是找出LORE如何区分不同的LPS分子。为此,我们需要高纯度的LPS。”

这些研究人员发现,仅含有某些短链脂肪酸成分的LPS样品才能引发植物免疫防御。令人惊讶的是,他们在所有这些活性LPS样品中发现了极强粘附性的游离脂肪酸分子。经过数月的实验,他们才能将这些游离脂肪酸与LPS分离开来。

Ranf说,“当我们最终成功地产生高度纯化的LPS时,很明显的是,植物细胞根本没有对它们产生反应!因此,很明显的是,这种免疫反应并不是由LPS触发,而是由这些短链脂肪酸触发。”

靶向构成单元

与更大的LPS相比,3-羟基脂肪酸是非常简单的化学构成单元。它们是必不可少的,并且经大量产生后被整合到各种细胞组分中。

Ranf总结道,“植物细胞通过这些基本的构成单元识别细菌的策略是非常复杂的;需要这些3-羟基脂肪酸,因此无法躲避植物的免疫反应。”

植物改良计划

在未来,这些结果可能有助于育种或对植物进行基因改造以便提高它们的免疫反应。还可以想到的是经过3-羟基脂肪酸处理的植物对病原菌具有增加的抗性。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Alexander Kutschera et al. . Science, 2019, doi:10.1126/science.aau1279.
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