Liikkuvien epidermaalisten kloroplastien nousevat roolit kasvien immuniteetissa

Abstrakti:

Kasvin epidermis sisältää epätyypillisiä pieniä kloroplasteja. Tämän organellin fysiologinen rooli on kuitenkin epäselvä verrattuna suuriin mesofyllikloroplasteihin, joiden tunnettu tehtävä on fotosynteesi. Vaikka tietoa kloroplastien osallistumisesta kasvien immuniteettiin on tähän mennessä laajennettu, erot epidermaalisen ja mesofyllin kloroplastien välillä eivät kuulu tämän tutkimuksen piiriin. Kun otetaan huomioon kasvin orvaskeden rooli esteenä ympäristön rasituksille, mukaan lukien patogeenien hyökkäyksille, ja kloroplastien immuunijärjestelmään liittyvä toiminta, orvaskeden kloroplastien kasvien puolustustutkimus on nouseva ala. Viimeaikaiset tutkimukset ovat paljastaneet epidermaalisten kloroplastien dynaamiset liikkeet vasteena sieni- ja munamykeettipatogeeneille. Lisäksi on raportoitu epidermaalisista kloroplasteihin liittyvistä proteiineista ja solutapahtumista, jotka liittyvät tiiviisti orvaskeden vastustuskykyyn patogeeneja vastaan. Tässä katsauksessa olen keskittynyt viimeaikaiseen edistykseen epidermaalisen kloroplastivälitteisessä kasvien immuniteetissa.

Avainsanat: epidermaalinen kloroplasti; kloroplastien liike; stromule; kasvien patogeeni; tunkeutuminen; ei-isäntävastus; preinvasiivinen puolustus; Arabidopsis thaliana; Nicotiana benthamiana; CHUP1.

Kasvien immuniteetti ja ihmisen immuniteetti ovat kaksi erilaista puolustusmekanismia, ja niissä on ilmeisiä eroja:

1. Erilaisia ​​patogeenejä vastaan: kasvit vastustavat pääasiassa biologisia taudinaiheuttajia, kuten bakteereita, sieniä ja viruksia, kun taas ihmisen immuniteetti vastustaa pääasiassa bakteereja ja viruksia.

2. Erilaiset immuunivastemenetelmät: kasvin immuniteetti suojaa pääasiassa taudinaiheuttajia vastaan ​​fysikaalisella eristämisellä, kemiallisella estolla ja geenisäätelyllä, kun taas ihmisen immuniteetti vastustaa taudinaiheuttajia pääasiassa makrofagien, T-solujen ja B-solujen kautta.

3. Erilainen immuunispesifisyys: Kasvien immuniteetti omaksuu saman puolustusmenetelmän kaikkia taudinaiheuttajia vastaan, eli epäspesifisen immuniteetin, kun taas ihmisen immuniteetti on spesifinen, joka pystyy tunnistamaan ja tuottamaan vastaavia immuunivasteita tiettyjä taudinaiheuttajia vastaan.

4. Erilainen immuunimuisti: Kasveilla ei ole immuunimuistin kykyä, eli kun ne ovat vastustaneet tiettyä taudinaiheuttajaa, niiden on silti käynnistettävä immuunivaste uudelleen seuraavan kerran, kun ne kohtaavat saman patogeenin. Ihmisen immuunijärjestelmällä on immuunimuistin kyky, eli vastustettuaan taudinaiheuttajaa, sillä on pitkäaikainen immuunimuisti tälle taudinaiheuttajalle, ja seuraavan kerran kun se kohtaa saman taudinaiheuttajan uudelleen, se voi nopeasti synnyttää immuunivasteen. , mikä hallitsee tehokkaasti patogeenin Infect. Vertailun vuoksi ihmisen immuniteettimme on myös erittäin tärkeä. Meidän on keskityttävä immuniteettimme parantamiseen. Cistanche deserticola pystyy siihen. Lihan polysakkaridit voivat säädellä ihmisen immuunijärjestelmän immuunivastetta ja parantaa immuunisolujen stressikykyä. , Tehosta immuunisolujen bakteereja tappavaa vaikutusta.

Napsauta cistanche deserticola -lisäosaa

1. Esittely

Monisoluisten organismien, mukaan lukien kasvien, orvaskesi toimii esteenä suojaamaan erilaisia ​​rasituksia, kuten ulkoisen ympäristön muutoksia ja patogeenien hyökkäyksiä vastaan. Patogeenien näkökulmasta kasvin orvaskeden solujen läpimurto on olennainen ensimmäinen askel hyökkäyksessä; erityisesti sieni- ja munamykeettipatogeenien on tunkeuduttava suoraan kasvin epidermikseen ja kehitettävä sisään invasiivisia hyyfiä onnistuneen infektion saavuttamiseksi. Esimerkiksi antraknoosisienet Colletotrichum -lajit ja riisin räjähdyssieni Pyricularia oryzae (syn. Magnaporthe oryzae) muodostavat kasvin pinnalle melanoidun kupolin muotoisen solun, jota kutsutaan appressoriumiksi ja kehittämään isäntäkasvien orvaskesiin tunkeutumistapin, jota seuraa invasiivinen kalvon laajeneminen ja tuhoisan taudin puhkeaminen [1].

Kuitenkin, jos kasvi ei ole isäntä, nämä sienipatogeenit voivat muodostaa melanoituneen appressorion, mutta eivät voi tunkeutua orvaskeden soluun kasvien pre-invasiivisen ei-isäntäresistenssin (NHR) vuoksi, mikä yleensä tarjoaa kestävän, vankan ja laajakirjoisen immuniteetin ja estää tehokkaasti. suuren määrän sopeutumattomien sienten ja munamykeettien tunkeutuminen yhteensopimattomissa vuorovaikutuksissa [2,3]. Arabidopsis thaliana -mallissa on raportoitu, että monet immuunireitit ja -komponentit tukevat epidermaalisen NHR:n käyttöönottoa monikerroksisella tavalla sopeutumattomien sieni- ja munamykeettipatogeenien, kuten Blumeria graminis f. sp. hordei [4–12], Colletotrichum tropicale [13–16], P. oryzae [17–22] ja Phytophthora infestans [6,7]. Täydellinen ymmärrys preinvasiivisen NHR:n molekyyliperustasta on kuitenkin vaikeaa. Jotta saadaan kattava käsitys NHR:stä, on tärkeää tunnistaa tuntemattomat immuunijärjestelmään liittyvät tapahtumat ja komponentit kasvin orvaskedessä.

Korkeammissa kasveissa harvoja kasveja, kuten tupakkaa, lukuun ottamatta uskottiin pitkään, ettei orvaskeden soluissa ole muita kloroplasteja kuin suojasoluja [23–26]. Useimmat kloroplastien tutkimukset keskittyvät mesofyllisoluihin, joissa monet tyypilliset suuret kloroplastit ovat erittäin erilaistuneita fotosynteesiä varten [27–29]. Klorofyllia sisältäviä epätyypillisiä pieniä kloroplasteja on kuitenkin havaittu myös A. thalianan orvaskeden päällystesoluissa, vaikka valosta riippuvaisista fotosynteesireaktioista vastaavat tylakoidit ovatkin heikosti kehittyneitä [30–36]. Siksi epidermaalisten kloroplastien fysiologinen rooli on nouseva aihe kasvitieteen alalla.

Kloroplastien tiedetään toimivan ympäristöantureina useita bioottisia ja abioottisia rasituksia vastaan ​​[37,38]. Esimerkiksi kasvien immuunivasteisiin taudinaiheuttajia vastaan ​​ovat sekundaariset lähettiaineet, kuten reaktiiviset happilajit (ROS) ja kalsium (Ca2 plus ), sekä kasvihormonien esiasteet, kuten salisyylihappo (SA), jasmonihappo ja abskisiinihappo. kaikki ovat peräisin kloroplasteista [39–42]. Kloroplastien roolista kasvien immuniteetissa on monia erinomaisia ​​arvioita. Viittaan lukijoihin viimeaikaisiin katsauksiin, jotka tarjoavat yleiskatsauksen kloroplasteihin liittyvistä kasvien puolustusreaktioista [43–47].

Epidermaalisiin kloroplasteihin keskittyviä kasvien puolustustutkimuksia on kuitenkin hyvin vähän, eivätkä epidermaalisen ja mesofyllin kloroplastien toiminnalliset erot kasvien immuunijärjestelmässä ole herättäneet paljon huomiota. Äskettäin jotkut raportit osoittivat epidermaalisten kloroplastien osallistumisen kasvien immuniteettiin. Tässä katsauksessa pääpaino on epidermaalisissa kloroplasteissa, ja viimeaikainen edistyminen kasvien epidermaalisessa immuniteetissa on kuvattu.

2. Epidermaalinen kloroplastivaste säätelee sienipatogeenien pääsyä A. thalianaan

2.1. Epidermaalisten kloroplastien solunsisäiset liikkeet vasteena sienipatogeeneille A. thalianassa

A. thalianan vakaassa tilassa epidermaalisia kloroplasteja ei havaita lähellä jalkakäytäväsolujen ylempää perikliinaalista seinämää (pintaa), koska ne sijaitsevat tavallisesti alemmissa periklinaalisissa (pohja-) ja antikliinisissa seinissä. Äskettäisessä raportissa huomasin, että epidermaalisia kloroplasteja syntyi jalkakäytäväsolujen pinnalle vasteena Colletotrichum-sienille, joissa muodostui melanoitunut appressorium, ja nimesin tämän ilmiön epidermaaliseksi kloroplastivasteeksi (ECR) (kuva 1) [48].

Interestingly, ECR occurs more strongly against nonadapted fungi such as the Japanese flowering cherry pathogen Colletotrichum nymphaea PL1-1-b, the cosmos pathogen Colletotrichum fioriniae CC1, and the apple pathogen Colletotrichum siamense MAF1, compared to the adapted Brassicaceae pathogen Colletotrichum higginsianum Abr1-5, which readily penetrates and infects wild-type plants of A. thaliana [48]. Furthermore, the frequency of ECR varies according to the nonadapted fungal strains; the order of ECR-inducing ability in the wild-type plant is as follows: C. nymphaea PL1-1-B > C. fioriniae CC1 > C. siamense MAF1, while two other nonadapted strains, hau tree pathogen C. siamense COC4, and cucurbit pathogen Colletotrichum orbiculare 104-T, do not trigger ECR in the wild-type plant [48]. Importantly, C. siamense COC4 and C. orbiculare 104-T sufficiently induce ECR in plants with a mutation in the PEN2 gene [48], which encodes an atypical myrosinase that works as a core preinvasive NHR contributor against many fungal and oomycete pathogens [6,9,13,17,48–50], although these two nonadapted pathogens cannot invade pen2 mutants. The frequencies of ECR in the pen2 mutant against C. fioriniae CC1 and C. siamense MAF1 are also higher than those in the wild-type plant, whereas other single mutants of immune-related genes such as EDR1, GSH1 EDS5, and CAS have little effect on ECR [48]. These results suggest that ECR is preferentially activated when PEN2-based antifungal preinvasive defense becomes ineffective in epidermal cells. Similarly, in penetration tests on multiple Arabidopsis mutants with many immune-related mutations, these five nonadapted Colletotrichum strains displayed the differential abilities to overcome preinvasive NHR in the same order as the ECR-inducing ability; C. nymphaea PL1-1-B and C. fioriniae CC1 can invade the epidermis of the wild-type plant to some degree and more of the pen2 mutant, whereas C. siamense MAF1, COC4, and C. orbiculare 104-T can break through the epidermal NHR only in the presence of pen2 mutation or with additional mutations such as edr1, gsh1, eds5, and cas (Figure 2, Redrawn from [51]) [48,51]. Thus, there is a tight link between ECR induction in plants and the invasion ability of the nonadapted Colletotrichum fungi, which implies the involvement of ECR in epidermal preinvasive NHR, because these fungal pathogens are incompatible with and definitely cannot infect A. thaliana. The contribution of ECR to preinvasive NHR is described in a later section. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, x FOR PEER REVIEW 3 of 17 readily penetrates and infects wild-type plants of A. thaliana [48]. Furthermore, the frequency of ECR varies according to the nonadapted fungal strains; the order of ECR-inducing ability in the wild-type plant is as follows: C. nymphaea PL1-1-B > C. fioriniae CC1 >C. siamense MAF1, kun taas kaksi muuta ei-sopeutunutta kantaa, hau-puupatogeeni C. siamense COC4 ja kurpitsapatogeeni Colletotrichum orbiculare 104-T, eivät laukaise ECR:ää villityypin kasveissa [48].

Tärkeää on, että C. siamense COC4 ja C. orbiculare 104-T indusoivat riittävästi ECR:ää kasveissa, joissa on mutaatio PEN2-geenissä [48], joka koodaa epätyypillistä myrosinaasia, joka toimii keskeisenä preinvasiivisena NHR-tekijänä monia sieniä ja munasoluja vastaan. patogeenejä [6,9,13,17,48–50], vaikka nämä kaksi sopeutumatonta patogeenia eivät voi tunkeutua pen2-mutantteihin. ECR-frekvenssit pen2-mutantissa C. fioriniae CC1:tä ja C. siamense MAF1:tä vastaan ​​ovat myös korkeammat kuin villityypin kasveissa, kun taas muilla immuuniperäisten geenien yksittäisillä mutanteilla, kuten EDR1, GSH1 EDS5 ja CAS, on vähän vaikutus oikeuskäytäntöön [48]. Nämä tulokset viittaavat siihen, että ECR aktivoituu ensisijaisesti, kun PEN2-perustainen antifungaalinen preinvasiivinen puolustus tulee tehottomaksi epidermaalisissa soluissa.

Samoin useilla Arabidopsis-mutantteilla, joilla oli monia immuunijärjestelmään liittyviä mutaatioita, tehdyissä tunkeutumistesteissä näillä viidellä ei-sopeutuneella Colletotrichum-kannalla oli erilainen kyky voittaa preinvasiivinen NHR samassa järjestyksessä kuin ECR-indusoiva kyky; C. nymphaea PL1-1-B ja C. fioriniae CC1 voivat tunkeutua villityypin kasvin orvasketeen jossain määrin ja enemmän pen2-mutantista, kun taas C. siamense MAF1, COC4 ja C. orbiculare {{8 }}T voi murtautua orvaskeden NHR:n läpi vain pen2-mutaation tai lisämutaatioiden, kuten edr1, gsh1, eds5 ja cas, kanssa (kuva 2, piirretty uudelleen kohdasta [51]) [48,51]. Siten kasveissa tapahtuvan ECR-induktion ja sopeutumattomien Colletotrichum-sienten tunkeutumiskyvyn välillä on tiivis yhteys, mikä merkitsee ECR:n osallistumista epidermaaliseen preinvasiiviseen NHR:ään, koska nämä sienipatogeenit eivät ole yhteensopivia A. thaliana -bakteerin kanssa eivätkä varmasti voi infektoida sitä. ECR:n vaikutus preinvasiiviseen NHR:ään on se, että Arabidopsis-mutantit arvioitiin melanoituneen appressorium-välitteisen pääsyn (MAE) perusteella ja luokiteltiin. MAE-aste (prosenttia) laskettiin käyttämällä seuraavaa numeerista kaavaa: (melanisoituneiden appressorien lukumäärä, jossa muodostui invasiivinen hyyfa)/(melanisoituneiden appressorien lukumäärä). Mukautettu C. higginsianum Abr1-5 (MAFF305635) näkyy kontrollina. Sieniläpäisytestien prosenttiosuus "-", "plus /-", "plus", "plus plus", "plus plus plus" ja "plus plus plus plus" on 0–2 prosenttia, 2–10 prosenttia, 10–20 prosenttia, 20–35 prosenttia, 35–60 prosenttia ja 60–100 prosenttia. nd: ei määritetty. Mukautettu julkaisusta [51].

ECR ei ole spesifinen Colletotrichumille. Epidermaalisia kloroplasteja ilmaantuu myös pinnalle sen jälkeen, kun ne on inokuloitu sopeutumattomalla patogeenilla P. oryzae, joka osoittaa melanoituneen appressorium-välitteisen sisäänpääsyn (MAE) -tyyppisen kasvien tunkeutumisen, mutta on fylogeneettisesti etäällä sukua Colletotrichumille [48]. P. oryzaen aiheuttaman ECR:n esiintymistiheys kasvaa myös pen2-mutantissa. Siten ECR voi olla laajakirjoinen epidermaalinen vaste monenlaisia ​​sienipatogeenejä vastaan. Tämä ajatus on yhdenmukainen sen uuden havainnon kanssa, että sopeutumaton sieni Alternaria alternata, joka ei ole MAE-tyypin patogeeni ja muodostaa melanoituneita konidioita, indusoi myös ECR:n non-isäntissä A. thalianassa, erityisesti pen2-mutaation läsnä ollessa (kuva 3). .

2.2. Epidermaalisen kloroplastivasteen laukaisee

Vaikka se, miten kasvin orvaskesi tunnistaa sienipatogeenit ja indusoi ECR:n, on edelleen avoin kysymys, jotkin tiedot osoittavat kiehtovan korrelaation sienten pääsykokeisiin liittyvien ominaisuuksien ja ECR-induktion välillä [48]. Jotkut hyvin tutkituista taudinaiheuttajista johdetuista molekyyleistä ovat patogeeniin/mikrobiin liittyviä molekyylikuvioita (PAMP/MAMP), jotka ovat erittäin konservoituneita laajakirjoisten patogeenien joukossa ja edistävät niiden elinkelpoisuutta [52]. Vaurioihin liittyvät molekyylimallit (DAMP), isännästä peräisin olevat molekyylit, kuten Pep1, jotka vapautuvat solunulkoisesti patogeenien tunkeutumisen aikana, ovat myös vihjeitä synnynnäisille immuunivasteille [53]. Kasvien kuviontunnistusreseptorit (PRR:t) tunnistavat PAMP:t/DAMP:t, ja PAMP/DAMP:n laukaisema immuniteetti käynnistyy PRR:ään liittyvien proteiinien, kuten RLP 23:n ja RLP30:n, kalvoon upotettujen reseptorin kaltaisten proteiinien (RLP), FLS2 ja BAK1 kautta. , kalvoon upotetut reseptorin kaltaiset kinaasit (RLK) ja BIK1 ja PBL1, reseptorin kaltaiset sytoplasmiset kinaasit (RLCK) [54–61].

Useat tutkijat ovat julkaisseet poikkeuksellisia katsauksia PRR-signaloinnista kasvien immuniteetissa [62–65]. Mielenkiintoista on, että ECR ei ole riippuvainen BAK1:stä, BIK1:stä, PBL1:stä, Pep{5}}tuntevista RLK:ista, PEPR1:stä ja PEPR2:sta; siksi PAMP- ja/tai DAMP-signalointitapahtumat, ainakaan näiden RLK:iden ja RLCK:iden välittämät, eivät ole mukana ECR:n induktiossa [48]. Lisäksi ECR:n kvantifiointi pen2-mutanttikasvissa useisiin C. orbicular -mutantteihin, jotka ovat puutteellisia invaasioon liittyvän morfogeneesin eri vaiheissa, paljasti, että tunkeutumistapin muodostuminen, neulamainen sienirakenne, joka nousee appressoriumista onnistuneesti kasviin pääsyä varten. epidermis, on välttämätön ECR-induktiolle [48].

Kasvien patogeeniset sienet ja munamykeetit erittävät virulenssiproteiineja, joita kutsutaan efektoreiksi, manipuloimaan kasvien soluprosesseja ja indusoimaan immuunisuppressiota. Kasvipatogeenien vaikuttajista on julkaistu lukuisia katsauksia [66–70]. Colletotrichumissa fluoresoivasti leimatut efektoriproteiinit kerääntyvät ensisijaisesti appressorion pohjahuokosiin erittymään tunkeutumistapin kautta [71,72]. Tämä efektorin erittyminen riippuu v-SNARE SEC{5}}välitteisestä solunsisäisestä liikennereitistä sienessä [72] ja mielenkiintoisella tavalla korreloi ECR-induktion kanssa [48]. Nämä havainnot viittaavat seuraaviin mahdollisiin ehdokkaisiin ECR:n laukaisijoina: (i) patogeeniperäiset molekyylit, jotka erittyvät tunkeutumistaustasta sienten sisäänpääsykokeiden aikana ja (ii) kasviperäiset signaalit, jotka muodostuvat vasteena sienen eteneminen yrittäessään tunkeutua. ECR on yleinen tapahtuma monenlaisia ​​sienipatogeenejä vastaan, mukaan lukien Colletotrichum-lajit, P. oryzae ja A. alternata (kuva 3) [48]. Siksi tyypilliset efektorit, jotka rajoittuvat kapeaan valikoimaan sienipatogeeneja isäntäspesifisyytensä vuoksi, eivät välttämättä ole ECR:n merkki; pikemminkin yleiset soluseinää hajottavat entsyymit tai hyvin konservoituneet useiden patogeenisten sienten ydinefektorit tai kasvivauriosignaalit, jotka eivät liity Pep1:een, voivat laukaista ECR:n kasvin epidermiksessä.

2.3. Arabidopsiksen epidermaalisen kloroplastivasteen ja preinvasiivisen ei-isäntäresistenssin säätelijät

Suuret mesofyllikloroplastit osoittavat solunsisäisiä liikkeitä, jotka perustuvat valon voimakkuuteen turvallista ja tehokasta fotosynteesiä varten; ne pakenevat voimakkaasta valosta ja kulkeutuvat solun antikliinisille seinämille valovaurioiden estämiseksi (välttämisvaste) ja liikkuvat kohti heikkoa valoa ja asettuvat perikliiniseinille lisätäkseen fotosynteesitehokkuutta (kertymisvaste). Mesofyllisoluista on tunnistettu monia tämän adaptiivisen ilmiön säätelyproteiineja, joita kutsutaan kloroplastivalokuvan siirtoliikkeiksi [73]. Raportteja on kuitenkin vähän, ja vain vähän tiedetään komponenteista, jotka säätelevät epidermaalisten kloroplastien solunsisäistä liikettä [74,75]. Tässä yhteydessä osoitin äskettäin, että epidermaalisten solujen ECR:llä on yhteisiä säätelyproteiineja mesofyllin kloroplastin valon siirtoliikkeiden kanssa [48]. Aktiinia sitova proteiini CHUP1 tuottaa kloroplasti-aktiinipohjaisen liikevoiman ja on välttämätön sekä kertymis- että välttämisvasteille [76–78], kun taas aksiliinin kaltainen J-domeeniproteiini JAC1 säätelee kloroplasti-aktiinifilamenttien ilmestymistä ja katoamista. ja sitä tarvitaan akkumulaatiovasteeseen [79]. Geneettisesti muunneltu A. thaliana osoittaa, että CHUP1-proteiinien yli-ilmentyminen aiheuttaa ECR:n voimakasta suppressiota.

Tyypillisesti epidermaalisia kloroplasteja havaitaan tuskin pinta-alalla edes sopeutumattomilla sienipatogeeneillä inokuloinnin jälkeen [48]. Kuitenkin JAC1:n yli-ilmentyminen tai CHUP1:n deleetio johtaa epidermaalisten kloroplastien konstitutiiviseen sijoittumiseen pinnalla riippumatta sienisiirrostuksesta [48]. Siten CHUP1 ja JAC1 säätelevät negatiivisesti ja positiivisesti, vastaavasti, epidermaalisten kloroplastien sijaintia päällystesolujen pinta-alalla (kuva 4). On huomionarvoista, että chup1-mutantin siirrostaminen korkeilla pitoisuuksilla ei-sopeutuneita sieniä lisäsi vain hieman pintakloroplastien populaatiota, mikä viittaa ECR:n heikkenemiseen CHUP1-proteiinin ehtymisen vuoksi. Sitä vastoin fototropiini 1 ja 2, jotka ovat sinisen valon reseptoreita, jotka ovat vastuussa kloroplastin valon siirtymisliikkeistä [80–82], ovat välttämättömiä ECR:n aktivoimiseksi [48]. Siksi kloroplastivalokuvan sijainnilla ja ECR:llä on erilaiset ärsykkeiden tunnistusjärjestelmät valolle ja patogeeneille, mutta niillä on ainakin jotkin alavirran säätelykomponentit. Mesofyllin ja epidermaalisen kloroplastien välisten erojen näkökulmasta sopeutuvien järjestelmien monipuolisuus erilaisiin ympäristön rasituksiin saattaa heijastaa kasvin monimutkaista selviytymisstrategiaa.

On kiehtova kysymys, edistääkö ECR kasvien immuniteettia A. thalianan epidermaalisissa soluissa. Selvittääkseen ECR:n osallistumista preinvasiiviseen NHR:ään on tutkittu CHUP1-proteiinien yli-ilmentämisen tai heikentämisen aiheuttamien ECR-häiriöiden vaikutuksia useiden sopeutumattomien sienten MAE-nopeuteen kasvin epidermiksessä [48]. C. nymphaea PL1-1-B, joka osoitti suhteellisesti vähemmän yhteensopimattomuutta A. thalianan kanssa verrattuna muihin sopeutumattomiin sieniin, osoitti lisääntynyttä MAE-tasoa kasveissa, joilla oli ECR-vaurioita (kuva 2) [48]. Lisäksi kasveissa, joissa oli pen2- tai muita lisämutaatioita, kuten edr1, gsh1, eds5 ja cas, CHUP1-proteiinien tasojen nousu tai lasku lisäsi C. fioriniae CC1:n, C. siamense MAF1:n, COC4:n ja C:n MAE-nopeutta. orbiculare 104-T (kuva 2) [48]. Samanlaiset tulokset saatiin P. oryzaen MAE-määrästä. Vastaavasti ECR on kasvin stressireaktio, jolla preinvasiivinen NHR tehostuu epidermaalisissa soluissa, kun sienipatogeenit yrittävät tunkeutua tunkeutumistapin läpi.

Kuten kuvattiin, ECR aktivoituu ensisijaisesti ilman PEN{0}}liittyvää puolustusreittiä. Samoin sopeutumattoman C. fioriniae CC1:n inokulaatio indusoi myös monien puolustukseen liittyvien geenien, kuten PAD3, CYP79B2, CYP71A13, PDF1.2a, MYB51, PR1, FRK1 ja NHL10, ilmentymisen vain pen2-mutaation tapauksessa. vaikka ECR:n kynnys oli alhaisempi kuin näiden geenien ilmentymisen kynnys [48]. Kasvin NHR:n kerrosrakenteen perusteella ECR on yksi puolustusreaktioista, joka on ohjelmoitu tukemaan preinvasiivista NHR:ää, kun korkeamman kerroksen preinvasiiviseen puolustukseen liittyvät reitit, mukaan lukien PEN{17}}liittyvät reitit, ovat tehottomia [ 48,51].

Tämä on yhdenmukainen A. thalianan ja alemman yhteensopimattoman sopeutumattoman patogeenin C. nymphaea PL1-1-B välisen suhteen kanssa, joka osittain voittaa korkean kerroksen esiinvasiivisen suojan [51]; C. nymphaea PL1-1-B laukaisee voimakkaasti ECR:n ja indusoi myös puolustukseen liittyviä geenejä villityypin kasveissa [48]. Luonnossa oletetaan esiintyvän useita kasvipatogeenisiä sieniä, kuten C. nymphaea PL1-1-B, jotka osittain voittavat A. thalianan korkeamman kerroksen preinvasiivisen suojan. Siksi kasvit ovat kehittäneet ECR:n yhdeksi epidermaalisen NHR:n mekanismeista tällaisia ​​sienipatogeenejä vastaan ​​(kuva 4).

3. Epidermaalinen kloroplasti-lokalisoidut immuunikomponentit edistävät Arabidopsis-bakteerin preinvasiivista antifungaalista ei-isäntäresistenssiä

3.1. Immuunijärjestelmään liittyvien komponenttien ensisijainen paikantaminen liikkuviin epidermaalisiin kloroplasteihin A. thalianassa

Kuinka ECR edistää preinvasiivista NHR:ää sopeutumattomia sienipatogeenejä vastaan, on vielä täysin selvittämättä. Fluoresenssielävien solujen kuvantaminen paljasti, että immuunijärjestelmään liittyvät komponentit, kuten -glutamyylikysteiinisyntetaasi GSH1, Ca2 plus -sensing-reseptori CAS, MATE-perheen kuljettaja EDS5, isokorismaattisyntaasi ICS1/SID2 ja aminotransferaasi ALD1, lokalisoituivat epidermaalisiin pieniin kloroplasteihin4 (kuva) [15,48,83–86]. Mielenkiintoista on, että näiden komponenttien fluoresoivat signaalit epidermaalisissa kloroplasteissa ovat paljon voimakkaampia kuin suurten mesofyllikloroplastien signaalit [48,83,85,86]. ECR-aktivoiduissa jalkakäytäväsoluissa ei-sopeutuneella C. fioriniae CC1:llä siirrostuksen jälkeen GSH1-, EDS5- ja CAS-proteiinien havaittiin lokalisoituvan pinta-alalle yhdessä liikkuvien epidermaalisten kloroplastien kanssa, mikä viittaa tiiviiseen yhteyteen ECR:n ja näiden solunsisäisen sijainnin välillä. immuunikomponentit [48]. Nämä havainnot voivat vahvistaa epidermaalisten kloroplastien merkitystä kasvien immuniteetissa

3.2. Epidermaaliset kloroplastilla lokalisoidut immuunikomponentit ja preinvasiivinen puolustus A. thalianassa

GSH1 edistää kasvien puolustusta glutationin biosynteesin kautta sekä yhteensopivissa että yhteensopimattomissa A. thaliana -patogeenivuorovaikutuksissa [15,87]. CAS osallistuu ohimenevään Ca2 plus -signalointiin kloroplasteissa kasvin immuniteetin aikana [88], ja Sclerotinia sclerotiorum -bakteerin CAS-kohdennettu sieniefektori häiritsee SA-signalointia isäntäkasvissa [89]. ICS1/SID2 ja EDS5 tarvitaan SA-prekursoreiden biosynteesiin ja kuljetukseen, vastaavasti, kasvin immuunivasteen aikana [85,90,91]. Tiivis yhteys näiden immuunikomponenttien ja epidermaalisten kloroplastien välillä merkitsee niiden osallistumista epidermaaliseen NHR:ään ECR:n laukaisevia sienipatogeenejä vastaan. GSH1:n, CAS:n, EDS5:n ja ICS1/SID2:n vaikutus preinvasiiviseen NHR:ään sopeutumattomia sieniä vastaan ​​on osoitettu; C. nymphaea PL1-1-B osoitti lisääntynyttä MAE:tä yksittäisten gsh1-, cas- ja eds5-mutanttien epidermissä verrattuna villityypin kasviin [51], kun taas näiden mutaatioiden samanlaiset vaikutukset C. fioriniaen MAE:ssä CC1, C. siamense MAF1 ja P. oryzae havaittiin kussakin kaksoismutantissa, jossa oli pen2-mutaatio (kuvio 2) [48].

Yhteensopimattomimpien C. siamense COC4:n ja C. orbiculare 104-T:n lisääntyneet MAE-määrät varmistettiin pen2-mutanttikasveissa, joissa oli useita mutaatioita immuuniperäisissä geeneissä (kuva 2) [48]. Siksi näiden mutatoituneiden geenien, jotka koodaavat epidermaalisia kloroplasteihin lokalisoituja proteiineja, kynästä riippuvaiset vaikutukset korreloivat kunkin sienipatogeenin laukaiseman ECR:n kanssa. Tämä tutkimus ehdottaa, että Arabidopsis-epidermaalisolut käyttävät ECR-keskeistä immuunivastetta, jolloin immuunijärjestelmään liittyvien proteiinien solunsisäinen uudelleensijoittuminen saattaa tehostaa antifungaalista NHR:ää (kuva 4) [48]. Epidermaalinen kloroplastispesifinen proteiini ALD1 on välttämätön paikalliselle sairausresistenssille ja systeemiselle hankinnalle vastustuskyvylle sekä virulentteja että avirulentteja bakteeripatogeenejä vastaan, ja se vaikuttaa säätelemällä SA:n kertymistä [86, 92–94]. Jatkossa pitäisi selvittää, toimiiko ALD1 myös preinvasiivisessa NHR:ssä sienipatogeenejä vastaan.

4. Epidermaaliset kloroplastit kerääntyvät oomycete-patogeenin rajapintaan ja CHUP1:tä tarvitaan Nicotiana benthamianan tunkeutumisresistenssiin

4.1. Epidermaalisten kloroplastien fokaalinen kerääntyminen oomycete-patogeenin rajapinnalle N. benthamianassa

Epidermaalisten kloroplastien roolia vasteena munamykeettipatogeenille P. infestansille on tutkittu myös solanaceous-mallikasvissa N. benthamiana [95–97]. Tässä osiossa mainitsen viimeaikaisen tutkimuksen epidermaalisten kloroplastien liikkeiden dynamiikasta ja CHUP1:n osallisuudesta aktinomykeettien immuniteettiin, vaikkakin on epäselvyyttä P. infestansin mukautuvista tai ei-adaptiivisista ominaisuuksista N. benthamianaan, mikä osoittaa epäselvää ikään liittyvää vastustuskykyä P. infestansille; kypsät kasvit ovat vastustuskykyisiä, kun taas nuoret kasvit ovat herkkiä [98].

N. benthamianan vasteen aikana P. infestansille epidermaaliset kloroplastit osoittavat solunsisäisiä liikkeitä ja kerääntyvät rajapinnalle patogeenin haustoriumin, infektioon liittyvien erikoistuneiden hyfien, kanssa BAK1-riippumattomalla tavalla (kuva 5) [96] . Siten orvaskeden kloroplastien välittämää fokaalista immuniteettia on ehdotettu N. benthamiana-P:ssä. infestansin patosysteemi. Samanlainen ilmiö havaittiin A. thalianan ECR-aktivoiduissa soluissa antifungaalisen vasteen aikana; Suurin osa pintakloroplasteista oli kuitenkin hajallaan ECR:n tapauksessa eivätkä ainakaan mikroskoopilla katsottuna liittyneet patogeenin rajapintaan [48]. Ottaen huomioon, että N. benthamianan epidermaalinen kloroplasti havaitaan tavallisesti päällystesolujen pinta-alalla patogeenien siirrostuksesta riippumatta, orvaskeden kloroplastien toimintamekanismit vasteena patogeenien hyökkäyksille eivät olleet täysin samat A. thalianan ja N. benthamianan välillä.

Lisäksi CHUP{0}}sidonnainen ECR ja orvaskeden kloroplastien fokaalinen kerääntyminen sienten tunkeutumiskohtiin voivat olla itsenäisiä tapahtumia A. thalianassa, koska orvaskeden kloroplastien patogeenirajapintaan spesifinen kertyminen N. benthamianassa on CHUP{{2} }riippumaton (kuva 5) [97]. Tässä yhteydessä on vielä selvitettävä, onko A. thalianan epidermaalisten kloroplastien osalla, joka kerääntyy fokaalisesti sienten tunkeutumiskohtiin, erillinen rooli tai roolit ECR:ään liittyvistä epidermaalisista kloroplasteista sekä N:ssä. benthamiana.

4.2. CHUP1-Riippuva kalloosikertymä munasolun tunkeutumiskohdassa N. benthamianan epidermaalisen resistenssin aikana

Savage et ai. raportoivat, että orvaskeden kloroplastien sijoittuminen N. benthamianan ja P. infestansin haustorian rajapinnalle tapahtui CHUP1:stä [97] riippumatta, mikä oli hieman erilainen kuin Arabidopsis ECR [48]. He kuitenkin osoittivat, että CHUP1:tä tarvitaan N. benthamianan orvaskeden solujen tunkeutumisresistanssiin P. infestansia vastaan ​​[97]. Kahden CHUP1-alleelin vaimentaminen tai poistaminen N. benthamianassa lisää herkkyyttä P. infestansille, kun taas orvaskeden kloroplastien kerääntyminen haustorian ympärille ei ole heikentynyt CHUP1-poistomutantissa (chup1) [97]. Arabidopsis chup1 -mutantti osoitti myös vähentynyttä preinvasiivista NHR:ää sopeutumattomien sienipatogeenien MAE:tä vastaan ​​[48], mikä viittaa kloroplasteihin liittyvän proteiinin CHUP1 merkitykseen orvaskeden kasvien immuniteetissa sekä munamykeetti- että sienipatogeenejä vastaan.

Mielenkiintoista on, että fokaalinen kalloosikerrostuminen P. infestansin haustorioihin, joka on yksi kasvin puolustusreaktioista, on CHUP{0}}riippuvaista, mikä viittaa siihen, että kloroplasteihin liittyvä proteiini CHUP1 edistää epidermaalista immuniteettia munamykeettipatogeenia vastaan ​​tehostamalla tunkeutumisvastus kalloosikerrostuksen kautta (kuva 5) [97]. Avainkysymys on, kuinka yhteys tämän kalloosikertymän ja orvaskeden kloroplastien fokaalisen kertymisen välillä patogeenin rajapinnassa on olemassa, koska CHUP1 on kloroplasteihin liittyvä proteiini. Tässä suhteessa Savage et ai. ei osoittanut korrelaatiota kalloosin kerrostumisen ja kloroplastien läsnäolon välillä haustoriumin ympärillä [97]. Tämän havainnon mukaisesti A. thaliana-C. orbikulaarinen yhteensopimaton vuorovaikutus, kalloosin kerrostuminen ei korreloi ECR-aktivaation kanssa; kalloosia kertyy riittävästi patogeenien tunkeutumisyritysten paikkoihin villityypin kasveissa, joissa ECR tuskin aktivoituu korkean kerroksen esiinvasiivisen suojan (preinvasiivisten puolustusten) aiemman toiminnan vuoksi [48]. CHUP1-geenin poisto N. benthamianassa ei vaikuta muihin ydinimmuuniprosesseihin, kuten PAMP-laukaisemaan MAPK-fosforylaatioon, konstitutiivisesti aktiiviseen MEK2DD-indusoituun yliherkkyysvasteen (HR) kaltaiseen solukuolemaan ja efektorilaukaisemaan HR-solukuolemaan [97].

Siksi Savage et ai. spekuloi, että CHUP{0}}poistovaiheessa N. benthamiana orvaskeden kloroplastista peräisin olevien molekyylien, kuten ROS- ja SA-prekursorien, tuotannon väheneminen voisi todennäköisesti aiheuttaa kalloosin kertymisen heikkenemisen haustoriumin ympärille. He eivät myöskään sulkeneet pois sitä mahdollisuutta, että tilannekuvakuvaus ei heijastanut tarkasti epidermaalisen kloroplastien mobilisaatiota haustoriaan fokaaliseen kalloosilaskeutumiseen, koska kloroplastit ovat saattaneet siirtyä pois haustoriasta kalloosikerrostuman jälkeen [97]. Odotan tulevan tutkimuksen selventävän kalloosin kertymisen säätelymekanismia patogeenin rajapinnassa kloroplasteihin liittyvän CHUP1:n kautta N. benthamianassa ja vertaavan sitä epidermaaliseen kloroplastiin liittyviin immuunivasteisiin A. thalianassa.

5. Epidermaalisten kloroplastien ja elinten välisten vuorovaikutusten dynaaminen morfologia kasvien immuniteetissa

5.1. Stromulien muodostuminen, laajentuminen ja onkalon muodostuminen

Mesofylli ja epidermaaliset kloroplastit kasvattavat dynaamisia putkimaisia ​​pidennyksiä, joita kutsutaan stromuleiksi ja jotka ovat täynnä stroomaa [99]. N. benthamianan epidermaalisissa soluissa stromulit lisääntyvät antiviraalisen ja antibakteerisen immuniteetin aikana, jolloin esiintyy efektorin laukaisemaa HR-solukuolemaa [95]. N. benthamiana indusoi myös stromulien muodostumista PAMP-laukaiseman immuniteetin aikana munamykeettiä INF1 vastaan ​​bakteeri-flg22:n ja sienikitiinin lisäksi BAK{6}}riippuvaisella tavalla [95,96]. Mielenkiintoista on, että P. infestansin efektori AVR3a estää stromulien induktion [96]. Stromulien induktio epidermaalisissa kloroplasteissa havaittiin myös antibakteerisen immuniteetin aikana A. thalianassa [95]. Kaiken kaikkiaan nämä havainnot viittaavat stromuleiden mahdolliseen osallistumiseen kasvin puolustusvasteisiin. Tärkeää on, että kloroplastien liikkeitä ja yhteyksiä muihin organelleihin, kuten ytimiin, välittävät stromulit kasvin immuunivasteen aikana [95 100]. Lisäksi stromulit voivat kuljettaa puolustukseen liittyvää signalointimolekyyliä ROS ja kloroplastin puolustusproteiinia NRIP1 N. benthamianan ytimeen [95, 101]. NRIP1:tä tarvitaan N. benthamianan virusresistenssiin [102]. Immuunijärjestelmään liittyvät proteiinit GSH1, EDS5 ja CAS sijaitsevat myös A. thalianan orvaskeden kloroplasteista ulottuvissa stromuleissa, vaikka tylakoidiproteiinin CAS lokalisaatiosignaali stromuleissa on heikompi kuin kahdella muulla proteiinilla ja voi olla artefakti. yli-ilmentymisestä [48].

Siten orvaskeden soluissa immuunijärjestelmään liittyvät komponentit voivat muuttaa dynaamisesti sijaintiaan kloroplastien liikkeiden avulla ja laajentaa sijaintiaan edelleen kloroplastien ulkopuolelle stromulien kautta immuunivasteiden aikana. On kuitenkin myös erittäin kiistanalaista, onko lisääntyneillä stromuleilla positiivisia vaikutuksia mikrobilääkeresistenssiin. Caplan et ai. raportoi, että CHUP1-geenin vaimentaneet N. benthamiana ja Arabidopsis chup1 -mutantit osoittivat lisääntyneitä stromuleita, jotka visualisoitiin NRIP1-GFP-fuusioproteiinilla, patogeenien puuttuessa ja edistävät efektorin laukaisemaa HR-solukuolemaa antiviraalisen ja antibakteerisen immuunivasteen aikana [95]. Sitä vastoin Savage et ai. osoittivat, että sekä N. benthamianan että A. thalianan chup1-mutantit osoittivat vähentynyttä stromuleita, jotka visualisoitiin GFP:llä patogeenien puuttuessa [97].

Lisäksi N. benthamianan chup1-mutantti voi indusoida stromulien muodostumista riittävästi, kun se altistetaan P. infestansille, huolimatta sen lisääntyneestä herkkyydestä tälle patogeenille [97]. On myös raportoitu heikentynyttä preinvasiivista NHR:ää Arabidopsiksessa, jossa on chup1-mutaatio MAE-tyyppisiä sienipatogeenejä vastaan ​​[48]. Nämä erot voidaan selittää tulevissa tutkimuksissa. On huomionarvoista, että kasvien immuniteetissa stromulien induktio ja kloroplastiliikkeet, kuten ECR ja fokaalinen kertyminen patogeenin rajapinnassa, ovat enemmän toisiinsa liittyviä, mutta erilaisia ​​​​tapahtumia, koska edellinen riippuu PAMP-signalointikinaasista BAK1, kun taas jälkimmäinen ei. Siksi erilliset patogeenistä johdetut signaalit voidaan integroida epidermaalisen kloroplastikeskeisen järjestelmän kautta puolustusvasteiden harmonisoimiseksi.

Epidermaaliset kloroplastit ovat huomattavasti pienempiä kuin mesofyllin kloroplastit. Kuitenkin kiehtovalla tavalla voitiin havaita laajentuneita epidermaalisia kloroplasteja ECR-aktivoiduissa soluissa, ja laajentuneiden kloroplastien populaatio kasvoi vähitellen inkuboinnin aikana sopeutumattomien sienipatogeenien kanssa (kuva 6). Laajentuneita kloroplasteja ei havaittu ECR:n alkuvaiheessa. Onteloiden muodostuminen laajentuneiden epidermaalisten kloroplastien sisään vahvistettiin (kuva 6). Näiden muutosten fysiologinen merkitys orvaskeden kloroplastien morfologiassa ECR:n aikana on tällä hetkellä epäselvä, mutta epidermaaliset kloroplastit voivat tehostaa preinvasiivista NHR:ää näiden lisätapahtumien kautta ECR:n myöhäisessä vaiheessa. Vaihtoehtoisesti patogeenien efektorit voivat vaikuttaa kasvin organellaariseen morfologiaan, koska on raportoitu, että Colletotrichumin efektoriproteiinien ohimenevä ilmentyminen johtaa tumien suurenemiseen N. benthamianan epidermaalisissa soluissa [103]. Jos tällaiset organellaariset laajentumiset kuuluvat patogeenien infektiostrategioihin efektorien kautta, se on yhdenmukaista sen tosiasian kanssa, että monet patogeeniefektorit pääsevät kloroplasteihin ja kohdistuvat kloroplasteihin lokalisoituihin proteiineihin [46,47].

5.2. Epidermaalisten kloroplastien ja ydinliikkeiden perinukleaarinen klusterointi

Kloroplastien tiedetään ryhmittyvän ytimen ympärille organellien välistä viestintää varten, jossa retrogradisten signaalien välittäminen tapahtuu vastauksena erilaisiin ympäristön rasituksiin (37, 38, 104-106). N. benthamianan puolustusvasteissa on raportoitu retrogradista ROS-signalointia perinukleaarisista klusteroituneista kloroplasteista ytimeen stromuleiden kautta (95); samaa on ehdotettu A. thalianassa (88 107 108). Mielenkiintoista on, että CHUP1-geenin menetys johtaa orvaskeden kloroplastien lisääntyneeseen perinukleaariseen klusteroitumiseen sekä N. bnethamianassa että A. thalianassa (97. Epidermaalisten kloroplastien perinukleaarista klusteroitumista havaittiin myös Arabidopsis ECR:n aikana patogeenin inokulaation jälkeen tai CHUP:ssa{10}} Täten näillä kahdella kasvilajilla on samanlaiset säätelymekanismit orvaskeden kloroplastien perinukleaarisen klusteroinnin säätelemiseksi, joissa CHUP1:llä on negatiivisia vaikutuksia. Ottaen huomioon ECR:n ja preinvasiivisen NHR:n heikkenemisen konstitutiivisen pinnan sijainnin vuoksi epidermaaliset kloroplastit A. thalianan chup1-mutantissa [48], orvaskeden kloroplastien suurempi perinukleaarinen klusteroituminen saattaa myös toiminnallisesti huonontua. Tämän ajatuksen mukaisesti CHUP1-poistettu N. benthamiana on herkempi P. infestansille [97] .

Valon aiheuttama tuman liike Arabidopsis-mesofyllin ja epidermaalisen päällysteen soluissa on CHUP1-riippuvainen [74,78]. CHUP1 paikantuu erityisesti kloroplastien vaippaan, mutta ei ytimiin, ja säätelee kloroplastien liikkeitä; Tästä syystä orvaskeden kloroplastien CHUP1-välitteinen solunsisäinen liike on liikkeellepaneva voima ydinvoimalle vasteena voimakkaalle valolle [74,78]. Samoin ytimet yhdessä perinukleaaristen klusteroitujen kloroplastien kanssa siirtyvät pinta-alalle ECR:n aikana A. thalianassa, joka on tiiviisti sidoksissa CHUP1-proteiinien määrään [48]. Myös perinukleaarinen endoplasminen retikulumi asettuu uudelleen orvaskeden pinnalle ECR:n aikana [48]. N. benthamianassa tuma siirtyy munamykeetin P. infestansin tunkeutumiskohtiin [96,109]. Tämä havaitaan myös muissa kasvipatosysteemeissä, joissa käytetään sieni- ja munamykeettipatogeenejä [110–112]. Epidermaalisten kloroplastien lisääntynyt perinukleaarinen klusteroituminen CHUP1-knockout N. benthamianassa [97] ei vaikuttanut ytimen fokaaliin. Ottaen huomioon, että CHUP1-proteiinien yli-ilmentymisellä ja ehtymisellä on päinvastaiset vaikutukset orvaskeden kloroplastien liikkeisiin Arabidopsis ECR:n aikana, olisi mielenkiintoista määrittää, estääkö CHUP1:n yli-ilmentyminen N. benthamianassa orvaskeden kloroplastien perinukleaarista klusteroitumista, ja siten onko kloroplastien fokaalinen kertymä tuma P. infestansin rajapinnassa on häiriintynyt.

6. Johtopäätökset

Kloroplastin toiminnan merkitys kasvien immuniteetissa on laajalti tunnustettu. Kloroplastityyppeihin keskittyvää tutkimusta on nyt ilmaantunut antimikrobisten vasteiden alalla. Kun otetaan huomioon kasvin orvaskeden tehtävä ensisijaisena linnoituksena torjua vihollisia, kuten sieni- ja munamykeettipatogeenejä, joilla on suora tunkeutumiskyky, epidermaaliset epätyypilliset kloroplastit ovat ihanteellinen tutkimuskohde, koska niiden tietomäärä on pieni verrattuna hyvin tunnettuihin tyypillisiin mesofyllikloroplasteihin. .

Erityisesti viimeaikaiset tutkimukset ovat paljastaneet yhteyden epidermaalisten kloroplastien solunsisäisen dynamiikan ja kasvien epidermaalisen immuniteetin välillä, jolloin ECR, orvaskeden kloroplastien fokaalinen kertyminen patogeenin rajapintaan, stromulien muodostuminen, organellien välinen viestintä ja muut prosessit voidaan ohjata lisäävät mikrobilääkeresistenssiä [48,95–97,113]. Kloroplastin lokalisoidulla CHUP1:llä, joka alun perin tunnistettiin mesofyllisolujen kloroplastisten valon siirtymisliikkeiden säätelijäksi [76], on keskeinen tehtävä orvaskeden kloroplasteihin liittyvissä tapahtumissa vasteena patogeeneille. JAC1, kloroplastien valoindusoidun akkumulaatiovasteen säätelijä, osallistuu myös epidermaalisten kloroplastien solunsisäiseen sijoittumiseen ECR:n aikana [48]. Liikkuvien kloroplastikeskeisten vasteiden aiheuttaman epidermaalisen immuniteetin taustalla olevan mekanismin ymmärtämiseksi tarvitaan lisäanalyysiä siitä, mitkä ja miten kloroplastin valonsiirtojärjestelmässä käytetyt komponentit vaikuttavat kasvien orvaskeden puolustusvasteisiin.

Rahoitus:

Tätä tutkimusta rahoittivat JSPS KAKENHI -apurahanumerot 15K18648, 18K05643 ja 21H02194 sekä MEXT:n Leading Initiative for Excellent Young Researchers (LEADER) -ohjelma.

Kiitokset:

Kiitän Yoshitaka Takanoa avusta ja hyödyllisistä keskusteluista.

Eturistiriidat:

Kirjoittaja ei ilmoittanut eturistiriitaa.

Viitteet

1. Kubo, Y.; Furusawa, I. Melaniinin biosynteesi: Edellytys Colle-totrichumin ja Pyricularian appressorioiden onnistuneelle hyökkäykselle kasvi-isäntään. Teoksessa Sieniitiöt ja taudin alkaminen kasveissa ja eläimissä; Cole, GT, Hoch, HC, toim.; Plenum Publishing: New York, NY, USA, 1991; s. 205–217.

2. Heath, MC Nonhost -resistenssi ja epäspesifiset kasvien suojat. Curr. Opin. Plant Biol. 2000, 3, 315–319. [CrossRef]

3. Lee, H.-A.; Lee, H.-Y.; Seo, E.; Lee, J.; Kim, S.-B.; Voi S.; Choi, E.; Choi, E.; Lee, SE; Choi, D. Nykyiset ymmärrykset kasvien ei-isäntäresistanssista. Mol. Kasvien ja mikrobien välinen vuorovaikutus. 2017, 30, 5–15. [CrossRef] [PubMed]

4. Collins, NC; Thordal-Christensen, H.; Lipka, V.; Bau, S.; Kombrink, E.; Qiu, J.-L.; Hückelhoven, R.; Stein, M.; Freialdenhoven, A.; Somerville, SC; et ai. SNARE-proteiinivälitteinen tautiresistenssi kasvin soluseinässä. Nature 2003, 425, 973–977. [CrossRef] [PubMed]

5. Jacobs, AK; Lipka, V.; Burton, R.; Panstruga, R.; Strizhov, N.; Schulze-Lefert, P.; Fincher, GB Arabidopsis Callose Synthase, GSL5, tarvitaan haavan ja papillaarisen kalloosin muodostumiseen. Plant Cell 2003, 15, 2503–2513. [CrossRef]

6. Lipka, V.; Dittgen, J.; Bednarek, P.; Bhat, R.; Wiermer, M.; Stein, M.; Landtag, J.; Brandt, W.; Rosahl, S.; Scheel, D.; et ai. Sekä hyökkäystä edeltävä että hyökkäyksen jälkeinen puolustus edistävät Arabidopsiksen ei-isäntävastarintaa. Tiede 2005, 310, 1180–1183. [CrossRef] [PubMed]

7. Stein, M.; Dittgen, J.; Sánchez-Rodríguez, C.; Hou, B.-H.; Molina, A.; Schulze-Lefert, P.; Lipka, V.; Somerville, S. Arabidopsis PEN3/PDR8, ATP-sidoskasettien kuljettaja, edistää ei-isäntäresistenssiä sopimattomille patogeeneille, jotka pääsevät sisään suoran tunkeutumisen kautta. Plant Cell 2006, 18, 731–746. [CrossRef] [PubMed]

8. Jensen, MK; Hagedorn, PH; de Torres-Zabala, M.; Grant, MR; Rung, JH; Collinge, DB; Lyngkjaer, MF Transkription säätely NAC:n (NAM-ATAF1, 2-CUC2) transkriptiotekijällä heikentää ABA-signalointia tehokkaan peruspuolustuksen aikaansaamiseksi Blumeria graminis f:ää vastaan. sp. hordei Arabidopsiksessa. Plant J. 2008, 56, 867–880. [CrossRef] [PubMed]

9. Bednarek, P.; Pi´slewska-Bednarek, M.; Svatoš, A.; Schneider, B.; Doubský, J.; Mansurova, M.; Humphry, M.; Consonni, C.; Panstruga, R.; Sanchez-Vallet, A.; et ai. Glukosinolaatin aineenvaihduntareitti elävissä kasvisoluissa välittää laajakirjoista sienitorjuntaa. Tiede 2009, 323, 101–106. [CrossRef]

10. Pinosa, F.; Buhot, N.; Kwaaitaal, M.; Fahlberg, P.; Thordal-Christensen, H.; Ellerström, M.; Andersson, MX Arabidopsis Fosfolipaasi Dδ osallistuu peruspuolustukseen ja ei-host-resistenssiin härmäsieniä vastaan. Plant Physiol. 2013, 163, 896–906. [CrossRef]

11. Campe, R.; Langenbach, C.; Leissing, F.; Popescu, G.; Popescu, SC; Goellner, K.; Beckers, GJM; Conrath, U. ABC-kuljettaja PEN 3/PDR 8/ABCG 36 on vuorovaikutuksessa kalmoduliinin kanssa, jota, kuten PEN 3:a, tarvitaan Arabidopsis-ei-isäntäresistenssiin. Uusi Phytol. 2015, 209, 294–306. [CrossRef]

12. Nielsen, ME; Jürgens, G.; Thordal-Christensen, H. VPS9a Aktivoi Rab5 GTPaasi ARA7:n antaen kasvien selvän pre- ja postinvasiivisen luontaisen immuniteetin. Plant Cell 2017, 29, 1927–1937. [CrossRef] [PubMed]

13. Hiruma, K.; Onozawa-Komori, M.; Takahashi, F.; Asakura, M.; Bednarek, P.; Okuno, T.; Schulze-Lefert, P.; Takano, Y. Indoliglukosinolaattireitin aloitustilasta riippuvainen toiminta Arabidopsiksessa ei-isäntäresistenssille antraknoosipatogeenejä vastaan. Plant Cell 2010, 22, 2429–2443. [CrossRef]

14. Hiruma, K.; Nishiuchi, T.; Kato, T.; Bednarek, P.; Okuno, T.; Schulze-Lefert, P.; Takano, Y. Arabidopsis ENHANCED DISEASE RESISTANCE 1 tarvitaan patogeenien aiheuttamaan kasvien defensiinien ilmentymiseen ei-isäntäresistenssissä, ja se vaikuttaa MYC2--välitteisen repressoritoiminnon häiriön kautta. Plant J. 2011, 67, 980–992. [CrossRef] 15. Hiruma, K.; Fukunaga, S.; Bednarek, P.; Pi´slewska-Bednarek, M.; Watanabe, S.; Narusaka, Y.; Shirasu, K.; Takano, Y. Glutationi- ja tryptofaaniaineenvaihdunta tarvitaan Arabidopsis-immuniteetille yliherkän vasteen aikana hemibiotrofiselle. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2013, 110, 9589–9594. [CrossRef] [PubMed]

16. Irieda, H.; Inoue, Y.; Mori, M.; Yamada, K.; Oshikawa, Y.; Saitoh, H.; Uemura, A.; Terauchi, R.; Kitakura, S.; Kosaka, A.; et ai. Konservoitunut sieniefektori tukahduttaa PAMP:n laukaiseman immuniteetin kohdentamalla kasvien immuunikinaaseja. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2018, 116, 496–505. [CrossRef] [PubMed]

17. Maeda, K.; Houjyou, Y.; Komatsu, T.; Hori, H.; Kodaira, T.; Ishikawa, A. AGB1 ja PMR5 edistävät PEN2-välitteistä hyökkäystä edeltävää vastustuskykyä Magnaporthe oryzaelle Arabidopsis thalianassa. Mol. Kasvien ja mikrobien välinen vuorovaikutus. 2009, 22, 1331–1340. [CrossRef]

18. Nakao, M.; Nakamura, R.; Kita, K.; Inukai, R.; Ishikawa, A. Ei-isäntäresistenssi Magnaporthe oryzaen tunkeutumiselle ja hyfaalikasvulle Arabidopsiksessa. Sci. Rep. 2011, 1, 171. [CrossRef] [PubMed]

19. Okawa, C.; Ishikawa, A. MPK6 Edistää ei-isäntäresistenssiä Magnaporthe oryzaelle Arabidopsis thalianassa. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2013, 77, 1320–1322. [CrossRef]

20. Takahashi, T.; Shibuya, H.; Ishikawa, A. SOBIR1 edistää ei-isäntäresistenssiä Magnaporthe oryzaelle Arabidopsiksessa. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2016, 80, 1577–1579. [CrossRef]

21. Takahashi, T.; Shibuya, H.; Ishikawa, A. ERECTA edistää ei-isäntäresistenssiä Magnaporthe oryzae -bakteerille Arabidopsiksessa. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2016, 80, 1390–1392. [CrossRef]

22. Takahashi, T.; Murano, T.; Ishikawa, A. SOBIR1 ja AGB1 edistävät itsenäisesti ei-isäntäresistenssiä Pyricularia oryzaelle (syn. Magnaporthe oryzae) Arabidopsis thalianassa. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2018, 82, 1922–1930. [CrossRef] [PubMed]

23. DuPree, P.; Pwee, K.-H.; Gray, JC Fotosynteesin geeni-promoottorifuusioiden ilmentäminen siirtogeenisten tupakkakasvien lehtien epidermaalisissa soluissa. Plant J. 1991, 1, 115–120. [CrossRef]

24. Bowes, BG; Mauseth, JD Plant Structure — A Color Guide, 2nd ed.; Manson Publishing, Ltd.: London, UK, 2008. 25. Vaughan, K. Immunocytochemistry of Plant Cells; Springer: Dordrecht, Alankomaat, 2013.

For more information:1950477648nn@gmail.com