CELL RES万建民院士：无损“电生理”钙流为CNGC9介导PAMP激活钙通道促水稻抗病提供关键证据

转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟

 

 

 

 

基本信息

主题：无损“电生理”钙流为CNGC9介导PAMP激活钙通道促水稻抗病提供关键证据

期刊：Cell Research

影响因子：17.848

研究使用平台：NMT植物免疫创新平台

标题：A cyclic nucleotide-gated channel mediates cytoplasmic calcium elevation and disease resistance in rice

作者：中国农业科学院作物科学研究所万建民、王家昌、刘喜、张岸

 

检测离子/分子指标

Ca²⁺

 

检测样品

水稻叶肉细胞

 

中文摘要（谷歌机翻）

      胞质钙含量的瞬时升高对病原相关分子模式（PAMP）触发免疫（PTI）至关重要。然而，负责这一过程的钙通道仍然未知。研究结果表明编码OsCNGC9（一种环状核苷酸门控通道蛋白）的水稻CDS1（CELL DEATH and SUSCEPTIBLE to BLAST1）正调控水稻对瘟病的抗性。结果表明，OsCNGC9介导PAMP诱导的Ca²⁺内流这一过程对PAMPs引发的ROS爆发和诱导PTI相关防御基因的表达至关重要。研究进一步表明，一个PTI相关的受体样胞质激酶OsRLCK185与OsCNGC9相互作用并使其磷酸化，以激活该通道的活性。综上，模式识别和钙通道激活之间存在一个信号级联，钙通道激活是启动PTI和水稻抗病性所必需的。通过非损伤微测技术（NMT）检测不同处理下的水稻叶肉细胞Ca²⁺吸收速率，发现OsCNGC9可以介导水稻PTI中的Ca²⁺内流，为了解Ca²⁺信号在水稻抗病中的作用奠定了基础。

 

离子/分子流实验处理

10 μM几丁质或10 μM flg22实时处理。

 

离子/分子流实验结果

      研究利用NMT技术，通过测量两种PAMPs（几丁质或flg22）处理后叶肉细胞内Ca²⁺流速的动态变化，研究OsCNGC9是否能介导PTI中的Ca²⁺内流。先前的研究表明，这些PAMP激发子可以在植物中触发PTI信号。在几丁质或flg22刺激下，WT叶肉细胞（而不是cds1叶肉细胞）表现出强烈而快速的Ca²⁺内流（图1a, b）。这些结果表明，OsCNGC9可以介导水稻PTI中的Ca²⁺内流，而cds1突变体的这种能力受到损害。

 

图1. OsCNGC9是的Ca²⁺内流以响应PAMPs所必需的。正值代表Ca²⁺外排，负值代表Ca²⁺吸收。

 

      Ca²⁺流速分析表明，在几丁质刺激下，Nipponbare叶肉细胞（而不是Osrlck185/55双突变叶肉细胞）表现出快速的Ca²⁺内流（图2e）。此外，几丁质处理Oscerk1基因敲除突变体后，未观察到明显的Ca²⁺内流（图2f）。

 

图2. Osrlck185/55双突变体植株表现出几丁质诱导的Ca²⁺流入减少。正值代表Ca²⁺外排，负值代表Ca²⁺吸收。

 

      在PAMPs刺激后，与Kitaake植物相比，OsCNGC9-OE转基因植物的叶肉细胞显示出更强的Ca²⁺内流（图3f, g）。

 

图3. 几丁质或flg22处理后，Kitaake和OsCNGC9-OE转基因植株中叶肉细胞中Ca²⁺流速比较。正值代表Ca²⁺外排，负值代表Ca²⁺吸收。

 

测试液

0.2 mM CaCl₂, 0.1 mM KCl, pH 5.2

 

仪器采购信息

据中关村NMT产业联盟了解，浙江地区的中国水稻研究所、中国农业科学院茶叶研究所分别于2016年、2015年采购了旭月（北京）科技有限公司的非损伤微测系统。

 

 

 

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41422-019-0219-7

 

关键词：水稻；稻瘟病；免疫；Ca²⁺内流；PAMP