李传友实验室在茉莉酸调控植物免疫机理研究中取得新进展

由两个保卫细胞所组成的气孔是植物与外界环境进行水分和气体交换的重要通道，同时也是病原菌入侵植物的天然通道。遇到病原菌侵害时，植物会主动关闭气孔以阻止病原菌的入侵。为了打破植物的这种防御机制，病原菌产生冠菌素（COR），使气孔重新开张，以促进其顺利进入植物体内。一般认为，植物激素脱落酸（ABA）在病原菌诱导的气孔关闭过程中起核心调控作用，而茉莉酸（JA）则在COR介导的气孔重新开张中起重要调控作用。但人们对ABA调控气孔关闭和JA调控气孔开张的分子机制所知甚少。

李传友实验室最近的研究发现，番茄中两个高度同源的NAC类转录因子，LeJA2和LeJA2L，分别在ABA介导的气孔关闭和JA/COR介导的气孔重新开张中发挥调控功能。尽管LeJA2和LeJA2L氨基酸序列的一致性高达66%，但二者的表达模式迥异：LeJA2特异性地受ABA诱导，而LeJA2L则特异性地受JA/COR诱导。进一步研究发现，作为番茄中同源性最高的两个NAC类转录因子，LeJA2和LeJA2L的功能发生了明显的分化。LeJA2是ABA信号途径的正向调控元件，通过直接调控ABA合成基因LeNCED1的表达而上调ABA积累，进而引发气孔关闭。而LeJA2L则是茉莉酸信号途径的正向调控元件，通过抑制水杨酸的积累参与气孔的重新开张。因而当遇到病原菌侵害时，在番茄与病原菌的互作过程中，番茄利用LeJA2的功能关闭气孔而防御病原菌入侵；而病原菌则“绑架”了LeJA2L的功能使关闭的气孔重新张开。这一发现对于人们深入理解植物--病原菌互作机理以及植物--病原菌共进化过程具有重要意义。

该研究结果已于2014年7月8日在线发表于The Plant Cell (DOI:10.1105/tpc.114.128272)。李传友实验室的博士后杜敏敏是该论文的共同第一作者。该研究得到中国科学院战略性先导专项和国家自然科学基金委的资助。

图. 植物--病原菌互作过程中LeJA2和LeJA2L调控番茄气孔关闭和重新张开的作用模型。