由兩個保衛(wèi)細胞所組成的氣孔是植物與外界環(huán)境進行水分和氣體交換的重要通道，同時也是病原菌入侵植物的天然通道。遇到病原菌侵害時，植物會主動關(guān)閉氣孔以阻止病原菌的入侵。為了打破植物的這種防御機制，病原菌產(chǎn)生冠菌素（COR），使氣孔重新開張，以促進其順利進入植物體內(nèi)。一般認為，植物激素脫落酸（ABA）在病原菌誘導的氣孔關(guān)閉過程中起核心調(diào)控作用，而茉莉酸（JA）則在COR介導的氣孔重新開張中起重要調(diào)控作用。但人們對ABA調(diào)控氣孔關(guān)閉和JA調(diào)控氣孔開張的分子機制所知甚少。
中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所李傳友實驗室最近的研究發(fā)現(xiàn)，番茄中兩個高度同源的NAC類轉(zhuǎn)錄因子，LeJA2和LeJA2L，分別在ABA介導的氣孔關(guān)閉和JA/COR介導的氣孔重新開張中發(fā)揮調(diào)控功能。盡管LeJA2和LeJA2L氨基酸序列的一致性高達66%，但二者的表達模式迥異：LeJA2特異性地受ABA誘導，而LeJA2L則特異性地受JA/COR誘導。進一步研究發(fā)現(xiàn)，作為番茄中同源性最高的兩個NAC類轉(zhuǎn)錄因子，LeJA2和LeJA2L的功能發(fā)生了明顯的分化。LeJA2是ABA信號途徑的正向調(diào)控元件，通過直接調(diào)控ABA合成基因LeNCED1的表達而上調(diào)ABA積累，進而引發(fā)氣孔關(guān)閉。而LeJA2L則是茉莉酸信號途徑的正向調(diào)控元件，通過抑制水楊酸的積累參與氣孔的重新開張。因而當遇到病原菌侵害時，在番茄與病原菌的互作過程中，番茄利用LeJA2的功能關(guān)閉氣孔而防御病原菌入侵；而病原菌則“綁架”了LeJA2L的功能使關(guān)閉的氣孔重新張開。這一發(fā)現(xiàn)對于人們深入理解植物--病原菌互作機理以及植物--病原菌共進化過程具有重要意義。
該研究結(jié)果已于2014年7月8日在線發(fā)表于The Plant Cell (DOI:10.1105/tpc.114.128272)。李傳友實驗室的博士后杜敏敏是該論文的共同第一作者。該研究得到中國科學院戰(zhàn)略性先導專項和國家自然科學基金委的資助。
植物--病原菌互作過程中LeJA2和LeJA2L調(diào)控番茄氣孔關(guān)閉和重新張開的作用模型
