Vai trò của sự chuyển hóa β‐sitosterol thành stigmasterol trong tương tác thực vật - mầm bệnh

Plant Journal - Tập 63 Số 2 - Trang 254-268 - 2010
Thomas Griebel1, Jürgen Zeier2
1Julius-von-Sachs Institute of Biological Sciences, University of Würzburg, Würzburg, Germany
2Department of Biology, Plant Biology Section, University of Fribourg, Route Albert Gockel 3, CH-1700 Fribourg, Switzerland

Tóm tắt

Tóm tắtKhi bị lây nhiễm với các vi sinh vật gây bệnh, thực vật sẽ khởi động một loạt các thay đổi về chuyển hóa mà có thể đóng góp vào khả năng kháng hoặc thậm chí làm tăng độ nhạy cảm với bệnh. Khi phân tích thành phần lipid của lá trong quá trình tương tác giữa Arabidopsis thaliana và Pseudomonas syringae, chúng tôi đã phát hiện rằng sự tích lũy phytosterol stigmasterol là một quá trình chuyển hóa thực vật quan trọng xảy ra khi lá bị nhiễm vi khuẩn. Stigmasterol được tổng hợp từ β‐sitosterol bởi cytochrome P450 CYP710A1 thông qua quá trình không bão hòa C22. Các dòng đột biến cyp710A1 ở Arabidopsis, bị suy giảm khả năng biểu hiện protein không bão hòa C22 khi có sự xâm nhập của mầm bệnh và tích lũy stigmasterol đồng thời, có khả năng chống lại cả hai dòng P. syringae có virulent và avirulent cao hơn so với thực vật kiểu hoang dại, và ứng dụng ngoại sinh stigmasterol làm giảm nhẹ kiểu hình kháng bệnh này. Dữ liệu này chỉ ra rằng sự không bão hòa steroid cảm ứng trong thực vật kiểu hoang dại ủng hộ sự nhân lên của mầm bệnh và sự nhạy cảm của thực vật. Sự hình thành stigmasterol được kích hoạt thông qua sự nhận biết các mẫu phân tử liên quan đến mầm bệnh như flagellin và lipopolysaccharides, và thông qua sự sản xuất các dạng phản ứng của oxy, nhưng không phụ thuộc vào các con đường bảo vệ của axit salicylic, axit jasmonic hoặc ethylene. Việc chuẩn bị màng vi thể và màng plasma đã cho thấy sự gia tăng tương tự về tỷ lệ stigmasterol/β‐sitosterol như chiết xuất toàn bộ lá sau khi tiêm nhiễm lá với P. syringae, cho thấy stigmasterol được sản xuất đã được kết hợp vào màng thực vật. Sự gia tăng hàm lượng stigmasterol trong lá sau khi tấn công của mầm bệnh không ảnh hưởng đến tín hiệu bảo vệ do axit salicylic trung gian, nhưng làm giảm sự biểu hiện do mầm bệnh kích hoạt của chất điều hòa bảo vệ flavin‐dependent monooxygenase 1. Do đó, P. syringae thúc đẩy khả năng dễ mắc bệnh của thực vật thông qua việc kích thích không bão hòa steroid C22 trong lá, làm tăng tỷ lệ stigmasterol so với β‐sitosterol trong màng thực vật.

Từ khóa

#Stigmasterol #β‐sitosterol #cytochrome P450 #pathogen interactions #Arabidopsis thaliana #Pseudomonas syringae #plant metabolism #defence pathways #sterol desaturation #flavin‐dependent monooxygenase #plant immunity

Tài liệu tham khảo

10.1126/science.1086391

10.1016/S0092-8674(00)81405-1

10.1007/s00425-007-0618-8

10.1094/MPMI-21-11-1482

10.1105/tpc.108.063164

10.1105/tpc.105.039982

10.1146/annurev.arplant.55.031903.141616

10.1007/s00425-005-0096-9

10.1073/pnas.0500012102

10.1105/tpc.6.7.927

10.1126/science.241.4869.1086

10.1104/pp.104.053041

Bowling S.A., 1997, The cpr5 mutant of Arabidopsis expresses both NPR1‐dependent and NPR1‐independent resistance, Plant Cell, 9, 1573

10.1111/j.1365-313X.1994.00715.x

10.2307/3869945

10.1073/pnas.92.14.6597

10.1104/pp.105.063743

10.1111/j.1399-3054.2007.01041.x

10.1038/29087

10.1023/B:BIOM.0000029417.18154.22

10.1104/pp.107.111286

10.1046/j.1365-313X.1999.00265.x

10.1007/s00709-005-0131-5

10.1146/annurev.phyto.43.040204.135923

10.1093/genetics/146.1.381

10.1046/j.1365-313X.1999.00451.x

10.1016/S0960-9822(00)00560-1

10.1104/pp.107.2.485

10.1104/pp.113.1.163

10.1016/j.pbi.2006.05.013

10.1104/pp.108.119503

10.1071/FP06205

10.1016/S1360-1385(98)01233-3

10.1529/biophysj.107.123224

10.1199/tab.0039

10.1046/j.1365-313x.2001.01050.x

10.1111/j.1365-313X.2006.02813.x

10.1105/tpc.104.026765

10.1104/pp.106.091496

10.1046/j.1365-2958.2003.03800.x

10.1038/nature00962

10.1093/jxb/erj196

10.1007/s004250000493

10.1006/bbrc.1998.8341

10.1104/pp.106.081257

10.1111/j.1399-3054.2007.00977.x

10.1111/j.1365-313X.2007.03067.x

Mishina T.E., 2008, Biology of Plant‐Microbe Interactions Volume 6

10.1074/jbc.M403440200

10.1105/tpc.105.036012

10.1007/s00425-009-0916-4

Nawrath C., 1999, Salicylic acid induction‐deficient mutants of Arabidopsis express PR‐2 and PR‐5 and accumulate high levels of camalexin after pathogen inoculation, Plant Cell, 11, 1393

10.1073/pnas.0807675106

10.1046/j.1365-313x.2001.00994.x

10.1016/S0163-7827(02)00047-4

10.1016/j.plaphy.2004.05.012

10.1016/j.tplants.2007.08.009

10.1073/pnas.88.16.6926

10.1073/pnas.89.15.6837

10.1111/j.1365-313X.2009.03794.x

10.1046/j.1365-313X.1999.00513.x

10.1111/j.1365-313X.2009.03875.x

10.1073/pnas.012452499

10.1007/s00425-002-0906-2

10.1038/35107108

10.1111/j.1365-313X.2004.02260.x

10.1007/s10886-009-9653-1

10.1073/pnas.95.13.7819

10.1016/j.pbi.2008.07.002

10.1016/j.pmpp.2005.03.007

10.1007/s00425-004-1272-z

10.1105/tpc.11.12.2419

10.1104/pp.104.046367

Thông tin
Thông tin xuất bản

Plant Journal

Tập 63 Số 2

254-268

Thông tin tác giả