科研人員揭示氣孔在植物免疫中的新功能

中科院之聲2019-03-20 12:17:46

氣孔是由一對保衞細胞構成的植物葉表皮上的開孔,可響應環境因子刺激控制植物氣體交換和水分蒸騰。作為植物表面的天然開孔,氣孔也是許多病原菌入侵的通道。然而,植物可以主動關閉氣孔來阻止病原菌的入侵,這一抗病過程被稱為氣孔免疫。但氣孔在植物,特別是單子葉植物中是否還以其它的方式參與抗病免疫仍不清楚。最近,中國科學院微生物研究所邱金龍課題組研究發現,水稻Osaba1突變體對水稻白葉枯病菌(Xanthomonas oryzaepv.oryzae, Xoo)的廣譜性抗性是由於氣孔開放程度(氣孔導度)的增加引起的。人為降低該突變體的氣孔導度可部分恢復其對白葉枯病菌的感病性。通過藥物或環境因子誘導野生型植物氣孔的開放也能增強水稻對白葉枯的抗性。與之對應,水稻氣孔導度增加的突變體es1-1也同樣表現出對白葉枯病的極強抗性。有趣的是,Osaba1和es1-1突變體對水稻細菌性條斑病菌(Xanthomonas oryzaepv.oryzicola, Xoc)也具有很強的抗性。進一步研究表明,開放的氣孔賦予水稻對病原細菌的侵入後抗性,而這種抗性可能是氣孔開放造成植物葉片水勢降低所導致的。


這項工作揭示了一個新的氣孔參與植物免疫的方式,為研究植物、病原與環境三者互作提供了一個新的視角。相關研究成果以封面故事發表在Molecular Plant-Microbe Interactions 雜誌上,並被選為MPMI Editor's Pick,在美國植物病理學(APS)相關網站及媒體推送,認為該研究“揭示了葉片水分狀況在植物抗病中發揮重要作用,將為未來植物病害的控制提供新靶標”。邱金龍組博士研究生張丹丹和田彩娟為文章的共同第一作者,邱金龍是文章的通訊作者。該研究得到中科院戰略先導性專項(B類)、國家重點基礎研究發展計劃和國家自然科學基金的資助。


 

Molecular Plant-Microbe Interactions 當期封面


來源:中國科學院微生物研究所


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