利用植物防御疾病外文翻译资料

利用植物防御疾病

原文作者 J. Lorang1，T. Kidarsa2，C. S. Bradford3

摘要：通常病原体毒力感受器禁用防御部署。植物效应物蛋白抵抗保护效应的目标，在这里，我们表明，病原体利用抗性蛋白通过激活它从而有易感性。victorin的交互效应产生的死体营养型真菌Cochliobolus victoriae，TRX-h5，一种防御相关的硫氧还蛋白和LOV1，一种拟南芥易感性蛋白质，描述了植物防御体系的机制。在LOV1中，victorin抑制TRX-h5导致破坏防御而不是疾病C. victoriae。在LOV1面前,victorin绑定TRX-h5激活LOV1和抒发一个抗性反应，赋予疾病的易感性。我们建议victorin或模仿传统病原体毒性效应被LOV1击败和授予毒性C.victoriae仅仅因为它能刺激防御。

关键词:防御 易感性 毒性 病原体。

疾病的易感性和抗性通常是被视为相反的反应对于病原体的挑战。然而疾病引起的真菌Cochliobolus victoriae磁化率和宿主抵抗的反应似乎是一个(1)。大多数获得病原体毒力的表达目标蛋白是不可或缺的主机防御效果器。卫兵模型假设植物病原菌毒力的防护效应的目标失败电阻（R）的过程中的蛋白质称为效应触发的免疫力和抗病基因电阻（2,3）。R蛋白的大类包括核苷酸结合的富含亮氨酸重复（NB-LRR）在动物的先天免疫反应蛋白相关蛋白（2,3）。拟南芥基因编码一个典型的NB-LRR但LOV1是独特的因为它赋予对霉菌毒素victorin灵敏度，从而易感（S）而不是抵抗Cochliobolus victoriae（1）。虽然LOV1条件疾病的易感性，它开创了的防御反应需要的电阻相同的结构特征NB-LR（1,4）。此外，LOV1普遍保守的Arabidopsis，这意味着它是维持抵抗一个身份不明的病原体（4）。支持这种推定的是C. victoriae原始描述因果Victoria疫病燕麦。Victoria疫病影响繁殖的单基因燕麦（PC2）抗冠锈病病原体，锈菌coronata（5）。轨迹赋予C.victoriae易感性VB，和PC2没有基因解决，推测是相同类型的（5）。因此，多行证据表明对C. victoriae与抗病性的有关，但是缺乏这种关联的证据。我们提议C. victoriae敏感性符合植物防御保护模型。我们发现victorin展品的特点是针对TRX-h5氧化还原控制所需的硫氧还蛋白NPRR（6）。作为局部和系统获得抗性的关键调节器（7），NPR1提出了一种引人注目的靶。我们还发现，LOV1激活（导致细胞死亡时结合victorin trx-h5）。然而，激活这个NB-LRR(LOV1)导致疾病的易感性而不是抵抗疾病的易感性。可能通过促进c . victoriae死体营养型开发相关的宿主细胞死亡(1)。因此victorin是一个非典型毒性效应，因为它所带来的毒性是通过唤起，而不是通过抑制防御。

硫氧还蛋白调节细胞氧化还原体内平衡的功能蛋白质二硫氧化还原酶。硫氧还蛋白包含两个活性位点，半胱氨酸形成氧化二硫化或存在自由巯基，减少和规范目标蛋白质的活性。在结晶器内的八个拟南芥硫氧还蛋白内，只有TRX-h5 victorin所需的基因生物应力引起的灵敏度(8)和生物胁迫诱导(9)。虽然TRX-h5突变体是完全TRX-h3victorin-不敏感型超表达，但构成TRX-h，可以部分救援TRX-h5突变体(8)。在拟南芥victorin灵敏度要求中TRX-h5蛋白不是酶活动，作为基本活性位点突变的TRX-h5，C42或硫氧还蛋白还原酶不妥协的victorin诱导的细胞死亡。在活性位点的突变C39TRX-h5不废除victorin诱导的细胞死亡（8）。

但不是因为TRX-h5对其酶活性LOV1功能的要求，因为NB-LRR蛋白是已知的测量主机蛋白质的改性，我们评估为victorin TRX-h5引起的修改（10）。我们发现有1千道尔顿TRX-h5（KD）在电泳后移在victorin体内（图1）。Victorin(MW ~ 1kD)诱导所有硫氧还蛋白类似的转变测试(图S1)，这表明victorin硫氧还蛋白通常是被动的。此外，生物素标记的Victor共同免疫沉淀与转向指示TRX-h5，表明victor与TRX-h5结合（图1B）。与TRX-h5共价victorin协会被证实了质谱(S2)。TRX-h5C42S但不是TRX-h5C39S能够绑定victorin与这些蛋白质的各自的能力来支持victorin诱导细胞死亡(图1，S3)，表明victorin绑定对细胞死亡发生在C39至关重要。我们提供了多方面的证据，以下就是。首先victorin醛是必不可少的一部分毒性(11)和绑定TRX-h5(图1 C)。其次，victor的结合在还原条件下（自由sulphydryls）TRX-h5，但不是非还原条件下或巯基阻断剂N-ethyl-malamide存在（图1D）。最后，突变的TRX-h5只有在半胱氨酸（C10）以外的活性位点的半胱氨酸并不影响victorin绑定或诱导的细胞死亡（图三）。这些数据表明结合TRX-h5victor在活性位点C39是需要LOV1激活。

激活的LOV1 victorin绑定TRX-h5意味着TRX-h5防护，因为它在防御中发挥作用。TRX-h5防御功能之一是调节氧化还原状态NPR1(6)。NPR1基因通常存在于细胞质中的巯基结合的低聚物。在病原体挑战或与水杨酸治疗中，TRX-h5上调（6，9）。TRX-h5然后减少NPR1寡聚物导致单体释放，核易位到与局部和系统抗性相关的防卫基因的表达调控(6)。因为在victor绑定到TRX-h5活性部位，应抑制其活性。我们测量TRX-h5活动时，减少使用胰岛素在体外测定（10）发现victorTRX-h5大幅抑制活性（图2A）。因此，抑制TRX-h5victor的活性的植物防卫基因的表达所赋予的NPR1。我们发现幼苗（LOV1/LOV1）处理表现出三倍victor较低的水杨酸诱导PR1的表达（一个NPR1基因激活）比对照组（图2B）。这种程度的PR1镇压相当于报道TRX和硫氧还蛋白还原酶突变体（6）。我们还发现victorin易感性增加Pseudomonas syringae pv. maculicola (Psm) (图2)。这种疾病的增加磁化率相当于显示的NPR1基因突变(6、7)(图S4)，统计通过t检验表明有显著性意义(P lt; 0.001)和高度可再生的能力。在这方面的能力，并为牵连用保护模式，victor作为通过抑制一个典型的毒力效应硫氧还蛋白和随后的镇压到PSM的局部阻力。系统性的应用victor也抑制水杨酸诱导抗性（图S5）。水杨酸是与本地和系统获得性抗性相关的。然而，由于病原菌分泌局部效应，能抑制系统获得性抗性是很难在一个生物环境中发生。有趣的是，系统获得性抗性的不连续感染个体植物可以提供强大的防御病原体可经过多环感染，如锈病（12）。

不同的表达在N benthamiana往往导致NB-LRR ，NB-LRR蛋白质自体活动或激活同源病原体效应(3)表达式只在N benthamiana LOV1没有导致细胞死亡，即使治疗victorin。然而，共同表达的TRX-h5和LOV1授予victorin敏感性(图，3)。因此，LOV1激活依赖TRX-h5，共同表达既是必要的，又是可以赋予victorin敏感度。此外，作为在拟南芥(图1)(8)TRX-h5的能力是需要绑定victorin 和LOV1激活(图S3)。

因为LOV1需要TRX-h5共表达和激活当TRX-h5（或无酶活性TRX-h5）结合victorin，我们探讨LOV1和TRX-h5互动是有可能性的。酵母双杂交分析表明TRX-h5相互作用强烈在LOV1 CC域，但不是LRR结构域和弱全长LOV1（图3B）。相比之下，TRX-h3与LOV1 CC只有在较弱的相互作用域(图3 B)。一个LOV1专门标记的细胞周围荧光融合（图3C）和亚细胞分馏表明与质膜纯化LOV1和TRX-h5是有限的（图3D）尽管TRX-h5主要占据细胞质。TRX-h5定位在细胞膜，同时也被证实了蛋白质组分析（13）。最后，双分子荧光互补支持作用LOV1和支持TRX-h5在质膜。TRX-h5和LOV1免疫共沉淀没有成功，可能是因为所需的条件使LOV1溶解。尽管如此，计数据表明LOV1和TRX-h5以某种方式进行交互等离子体膜，与型一致。

有无数的病原体免疫植物具有保护模型的功能，而具有有限数量的R基因（2,3）。R基因的限制是有可能的，因为效应目标是有限的和病原体，因为众多分泌功能冗余毒力感受器。这意味着R基因在植物物种保护共同发展目标(14)。我们在燕麦，大麦，victor的敏感性观察到拟南芥，水稻，短柄（15）和豆（图S6）。因为victorin结合不同的硫氧还蛋白（图S1）和灵敏度的NB-LRR基因条件性（LOV1）在拟南芥中，分不开的，从燕麦PC2抗性基因和基因组区域映射到一个NB-LRR基因丰富的大麦（15）数据表明，victor的灵敏度是由一个共同的机制诱发在这些物种的结合：victor的硫氧还蛋白是由NB-LRR守卫蛋白组成。在此，重要的防御功能的发信机（6），它是可能多种病原体的目标硫氧还蛋白增强毒力（即多余的毒力效应）。值得注意的是，C. victoriae拟南芥的缺席不会引起疾病LOV1或燕麦缺乏Vb(5)。这很重要，因为它意味着，victor生产没有进化C. victoriae抑制trx-h5授予防御。相反，仅采用victorin作为击败效应利用抗病基因介导的疾病易感性的防御。这表明，被他击败的效应能通过适当的病原体与毒性的表达。

对其他三个坏死病原体与类似的基因有关(16、17)。鉴于R基因在植物基因组的数量和击败毒性效果器集体部署活体营养型病原体,这项研究的重要性是了解限制效应necrotroph开发引发免疫力(抵抗介导的敏感性)，所以使未来部署的阻力不会导致出现新疾病。

图1。

Victorin结合TRX-h5。野生型和突变体的免疫印迹，myc标签TRX-h5蛋白质从拟南芥叶片处理后时间（HPI）与（一）Victorin，或（b）生物素标记的victor。alpha;- myc蛋白与检测（一）或免疫沉淀与alpha;-生物素与c-myc和alpha;检测Myc和（B）。victor的结合是一个1kD在表观质量增加TRX-h5。（C）纯化，标记trx-h5培养体外1mm DTT和10mu;M victor或在醛已经降低到一个伯醇（Vic-OH）。用银染色法检测蛋白。（D）纯化，标记TRX-h5体外培养或无10mu;M Victorin 1 mM DTT 1mm NEM，通过考马斯染色检测。

图2。

Victorin抑制硫氧还蛋白的活性。（一个，左侧）TRX-h5促进减少胰岛素Delta;OD650的胰岛素测定（0.1%W/V）在1mM DTT存在（闭环），1毫米DTT和Victor，1米（封闭的正方形），5mu;M（三角形），或10mu;M（开环）广场上是没有在1 TRX-h5 DTT存在胰岛素减少。（一个，右侧）在0，1存在TRX-h5相对具体的活动，5或10mu;M Victorin。错误表示标准误差从三检测。（b）定量分析PR1从三周龄拟南芥叶片（LOV1，LOV1）水溶液中生长并喷洒水或1mm之前转移到水或20微克/毫升48小时victorin水杨酸（SA）。RNA分离24小时后，SA处理。标准误差线代表n＝8，4生物技术复制times;2。数据分离的重现性实验。（C）菌落形成单位（CFUs）Pseudomonas syringae pv. maculicola（PSM）。从三周龄拟南芥（LOV1，LOV1）治疗后2天与PSM的叶子M6CDelta;E，0.1 OD600。叶渗透与水或100mu;g/ml victorin 2小时治疗与PSM。标准误差棒代表n＝6的生物复制含3叶每个圆盘。

图3。

TRX-h5控制 LOV1。（一）LOV1瞬时表达（左），TRX-h5（中），或LOV1和TRX-h5（右）在烟草与水渗透（上）或1mu;g/ml victorin（下）。（b）酵母双杂交LOV1，TRX-h5，控制蛋白在SD /色氨酸/他的介质（左）和SD /亮/色氨酸/他的介质（右）。（c）聚焦N.benthamiana叶片瞬时表达蛋白标记荧光显微镜黄色荧光蛋白（YFP）或分裂，从左到右（上）；35S：LOV1—YFP；35S：trx-h5-yfp；35S：yfp-rps5；35S：cyfp-lov1 35S：nyfpGST；（下）；35S：cyfp-lov1 35S：nyfp-trx-h5；35S：cyfpGST 35S：nyfp-trx-h5；35S：cyfprps5 35S：nyfp-trx-h5；35S：cyfp 35S：nyfp GST。红色表示叶绿素荧光黄，YFP荧光。比例尺等于10mu;M（D）免疫印10mu;g可溶性（溶胶），其他膜（OM），或质膜（PM）的蛋白质组从N.benthamiana瞬时表达LOV1和myc-TRX-h5两相萃取。

补充材料

请参考Web版本在公共医学中心补充材料。

致谢

作者感谢张信哲和迈克尔Behrenfeld价值的探讨。这项工作是支持部分由美国农业部资助（NRI /非洲2005-35319-15361和2007-01598）和美国国家科学基金会（ios-0724954）。俄勒冈州立大学的质谱设备和核心部分是由美国国立卫生研究院/所资助p30es000210。

参考文献

1. Lorang JM, Sweat TA, Wolpert

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