Jornal de Fisiologia e Patologia Vegetal

病原体诱导的典型豆科植物蒺藜苜蓿程序性细胞死亡的分子生物学

  穆罕默德·埃赫桑努尔·哈克

植物已经制定了有效的机制以在不断变化的环境条件下生存，特别是在病原体感染期间。植物对微生物病原体的早期反应通常伴随着活性氧 (ROS) 的诱导和氧化爆发，导致初始感染部位及其周围的细胞快速死亡，这种反应称为过敏反应 (HR)。此外，植物中程序性细胞死亡 (PCD) 的诱导被认为是对许多不同类型的生物胁迫的常见反应。现在有令人信服的证据表明，线粒体整合了各种细胞应激信号并启动了动物的死亡执行途径；另一方面，线粒体在调节植物 PCD 方面的类似作用迄今为止很少受到关注。在这项研究中，我们重点研究了接种卵菌 A. euteiches 的游动孢子的M. truncatula 的细胞反应，卵菌 A. euteiches是豆科作物植物的严重根部病原体。以模型豆科植物为平台，以根腐丝囊霉诱导 HR，通过蛋白质组学工具研究了植物细胞对病原体感染（尤其是线粒体中的感染）的反应机制。建立体外接种系统最关键的部分是确保细胞和游动孢子之间的接触。显微镜研究发现，即使在体外条件下，游动孢子也会与植物细胞接触。正如预期的那样，与模拟对照相比，接种细胞的活力明显降低，质量也有所减轻。值得注意的是，在接种 10 hpi 和 20 hpi 时，细胞活力分别下降至 72% 和 39%，而在模拟对照中，细胞活力仅下降至 88% 和 70%。在 0 小时、10 小时和 20 小时时对根腐丝囊霉游动孢子进行的 H 2 _O 2_氧化爆发测量试验诱导了中度氧化爆发反应。最大平均值分别为 3.0 μM（0 小时）、2.4 μM（10 小时）和 1.8 μM（20 小时）H ₂ O _{2生成量。有趣的是，游动孢子双接种（在“0 小时和 10 小时”和“0 小时和 20 小时”）显示 H 2} O ₂生成量低于 1.0 μM 。在 24 hpi，通过密度梯度离心纯化线粒体显示额外的亚组分位于 Percoll 的 40% 以下（线粒体通常为 23-40% Percoll）。值得注意的是，观察到超复合物 I+III ₂缺失，而复合物 II、细胞色素 c 1-1 和细胞色素 c 1-2、二聚复合物 III ₂ 与预期级分的凝胶相比，线粒体亚级分的 BN 凝胶中，复合物 IV 和孔蛋白复合物的丰富度较低。正如预期的那样，与模拟物相比，孔蛋白复合物 (VDAC)、复合物 II、复合物 III、细胞色素 c 1 和抑制素复合物 V 在预期的线粒体级分中非常丰富。在 IEF 凝胶中，13 种蛋白质亚基在 20 hpi、24 hpi 和 40 hpi 时丰度增加，例如复合物 I、复合物 II、复合物 III 以及参与氨基酸降解和蛋白质折叠的蛋白质。在无凝胶分析中， 在接种的线粒体级分中分别在 24 小时和 40 小时时有 13 种和 11 种蛋白质的丰度增加。在 BN 凝胶和 IEF 凝胶中观察到的蛋白质丰度模式相似。