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病毒衣壳蛋白介导TMV长距离运输的调控机制
日期:2020-05-18 作者:未知 来源:植物生物学 点击:
   近日,The Plant Journal 在线发表了阿根廷国家博鱼农业技术研究所(INTA)Sebastian Asurmendi 研究组题为 “Negative modulation of SA-signaling components by the capsid protein of Tobacco Mosaic Virus is required for viral long-distance movement”的研究论文,揭示了烟草花叶病毒在植物体内的长距离运输离不开病毒衣壳蛋白对水杨酸信号通路的负调控,衣壳蛋白的这种调控功能可能与其稳定 DELLA 蛋白能力相关。
  植物与病毒互作的一个重要方面是病毒远距离动态移动的方式以及植物免疫如何调控病毒的系统性运动。研究表明,水杨酸(SA)负责抵抗病毒的免疫反应,其信号通路由 TGA 和 WRKY 等不同的转录因子激活。在烟草花叶病毒(TMV)中的证据表明衣壳蛋白(CP)是病毒长距离运输所必需的,但其确切的作用机制尚未得到充分鉴定。
  已有研究发现烟草病毒属TMV-Cg 病毒衣壳蛋白(CgCP)能够下调拟南芥中一系列防御基因的表达。本研究为进一步鉴定植物响应 CgCP 的分子机制,通过基因网络分析发现,SA防御反应通路中的TGA和WRKY转录因子可能参与调控CP介导的共表达基因网络。
  为明确TGA转录因子是否参与参与CP对防御基因的调控,对调控网络中含有TGA结合位点的基因进行表达分析发现,与WT对照相比,TGA依赖性基因在tga10 和 tga1/4 tga 突变体中的表达发生显著改变,表明TGA因子在CP调控的基因网络中发挥功能。TMV-Cg 病毒积累检测结果表明,TGA10正调控CP介导的抗病毒防御反应,而TGA1和TGA4发挥负调控作用。
  根据已有结果推测CP对防御信号通路的负调控作用可能促使病毒系统运输。对两种不同CP表达情况的烟草叶片接种长距离运输受损的 CP 缺陷病毒(TMV
ΔCP),结果发现多数TMVΔCP在含有顺式(CIS,约 90%系统运输率)和反式
(TRANS,约70%系统运输率CP表达的烟草植株中能够正常远距离运输,而在空对照植株中出现远距离运输的概率较低(20%)。这表明 TMV CP 能够触发系统信号,促使病毒远距离运输。此外,结合上述研究结果进一步检测分析发现,下调SA信号核心调控基因NPR1和TGA10可促进TMVΔCP系统运输。
  DELLA蛋白能够与TGA因子互作,而且TGA10下调促进TMV运输以及CgCP通过稳定 DELLAs影响SA介导的免疫反应,为探索DELLA蛋白在TMV系统运动中的功能,在烟草中瞬时超表达拟南芥 DELLA 蛋白 GAI 后接种 TMVΔCP,结果发现AtGAI 过表达促使 TMVΔCP 系统运输。内源 DELLAs 蛋白稳定检测分析表明 DELLAs蛋白的稳定性表达在 TMV 系统运动中发挥重要作用。进一步量化分析显示,SA信号通路中的防御相关基因 NbWRY8、NbCNI1-like 和 NbEDS1 的下调表达可促使TMVΔCP 长距离系统运输。
  综上结果表明,TMV CP介导的SA信号通路组分(NPR1 和 TGA10)的下调是
病毒系统运动所必需的,CP在TMV远距离运输中所发挥的作用可能是通过稳定DELLA 蛋白实现的。
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