氨基酸作為植物主要的氮素運(yùn)輸形式，在細(xì)胞分裂、植株形態(tài)建成及生理代謝調(diào)節(jié)等生命活動中發(fā)揮關(guān)鍵作用。氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白負(fù)責(zé)氨基酸跨膜運(yùn)輸，通過調(diào)節(jié)氨基酸穩(wěn)態(tài)，影響植物根系養(yǎng)分吸收、地上部分生長及生殖發(fā)育。研究表明，氨基酸與氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)同作用，不僅參與植物生長發(fā)育，還為病原體生長提供營養(yǎng)，同時參與植物系統(tǒng)免疫反應(yīng)，在植物-病原體互作中扮演雙重重要角色。
近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所甘藍(lán)類蔬菜遺傳育種創(chuàng)新團(tuán)隊在植物科學(xué)領(lǐng)域國際知名期刊Plant, Cell & Environment（一區(qū)Top，IF=6.1）在線發(fā)表了題為“Amino Acid metabolism and Transporters in Plant-Pathogen Interactions: Mechanisms and Implications”的綜述文章。首先，該綜述探討了谷氨酰胺、脯氨酸、γ-氨基丁酸（GABA），以及賴氨酸代謝途徑中的哌可酸（Pip）和N-羥基哌酸（NHP）等相關(guān)氨基酸代謝在植物抵抗病原體過程中發(fā)揮的關(guān)鍵作用。一方面，這些氨基酸可通過影響氮素再分配和氧化還原平衡相關(guān)過程來調(diào)控植物免疫反應(yīng)；另一方面，相關(guān)氨基酸及其代謝產(chǎn)物能夠作為信號物質(zhì)，直接參與到植物的抗病過程。
其次，該綜述進(jìn)一步總結(jié)了氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在植物-病原體互作中的作用。以LHT1為例，它會影響谷氨酰胺在葉片葉肉細(xì)胞中的穩(wěn)態(tài)和氧化還原狀態(tài)，進(jìn)而參與植物的防御反應(yīng)。同時，LHT1還參與運(yùn)輸β-氨基丁酸（BABA）等氨基酸，影響植物的誘導(dǎo)抗性。該綜述還探討了氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在植物-線蟲互作中的重要作用（圖 2），并討論了植物-病原體互作中氨基酸與糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白間的潛在協(xié)同調(diào)節(jié)關(guān)系。最后，本綜述提出未來研究聚焦于：一是解析植物對氨基酸的感知機(jī)制，明確氨基酸代謝與免疫信號機(jī)制的關(guān)聯(lián)；二是探究氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在植物抗病與感病中的作用，包括其對氨基酸營養(yǎng)競爭的調(diào)控，解析病原體調(diào)控轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的機(jī)制，明確關(guān)鍵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的亞細(xì)胞和組織定位特征與抗感病的關(guān)聯(lián)，利用前沿技術(shù)鑒定關(guān)鍵編碼基因。本綜述為深入探究氨基酸代謝及運(yùn)輸對植物-病原體互作的調(diào)控機(jī)制，挖掘介導(dǎo)植物抗病的關(guān)鍵氨基酸及氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白提供了重要參考，將有助于抗病新品種的培育。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所為論文第一單位，博士后姚學(xué)輝為第一作者，張揚(yáng)勇研究員為通訊作者，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院眭曉蕾教授對本文給予了指導(dǎo)。該研究得到了國家資助博士后研究人員計劃及中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程的資助。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pce.15594
