Nature Plants | 美国加州大学揭示植保素途径介导玉米的先天免疫！

专化的代谢物构成了农作物抗病性的关键免疫层；然而，在解决途径方面的挑战限制了我们对这些代谢物功能和应用的理解。在玉米(Zea mays)中，酸性萜类化合物的诱导性积累越来越被认为是有助于抗病的一种防御机制（Journal of Biological Chemistry | 深度解读植物免疫系统的分子基础！）。2020年10月26日，权威期刊Nature Plants发表了美国加州大学圣地亚哥分校细胞和发育生物学部Alisa Huffaker课题组的最新相关研究成果，题为Genetic elucidation of interconnected antibiotic pathways mediating maize innate immunity的研究论文。

在这里，为了了解玉米植保素的生物合成，科研人员整合了关联图谱、泛基因组多组学关联、酶结构-功能研究和定向诱变。科研人员定义了三个植保素（zealexins, Zx）基因簇中的10个基因，这些基因编码了4个倍半萜烯合成酶和6个细胞色素P450蛋白，它们共同驱动了不同植保素混合物的产生。产生植保素（ZXs）的能力被阻断的四倍突变体表现出广谱的抗病能力丧失。遗传冗余确保了途径对单一无效突变的适应性，与酶底物杂交相结合，创造了一个生物合成的沙漏途径，该途径利用多种底物和体内组合化学来产生复杂的植保素混合物。阐明了作为抗病性基础的生物化学表型的遗传基础，展示了一种主要的玉米防御途径，并为在作物之间转移化学免疫力的创新策略提供了参考。

图1：由4个玉米TPS组成的基因变异群保证了ZX前体的生产

图2：Zx基因簇Ⅱ中含有3个71Z家族的细胞色素（CYP）P450，可催化A系列和D系列ZX的产生

图3：关联图谱显示，Zx基因簇III包含3个CYP81A家族的P450s

图4：酶共表达定义了Zx基因簇III在植保素生物合成中的作用

图5：ZX-通路激活发生在真菌诱导的大规模重编程防御过程中

图6：玉米ZX途径是一个生物合成沙漏，具有遗传冗余和酶杂交的特点，保证了保护性植保素混合物的产生

更多精彩内容，点击下方“往期回顾”

喜欢就转发、收藏，点“在看”