PLOS GENETICS | 德国马普所揭示温度调控植物免疫与生长之间权衡取舍的机制！

表型变异分析是一种识别复杂性状基础基因和网络的方法。环境影响植物的表型，并且是适应新栖息地的驱动力。温度是环境的一个关键变量，它影响植物的生理、生长以及对非生物和生物胁迫的反应。随着全球温度波动的增加，确定植物如何将温度信号与植物发育和胁迫以及遗传网络实现对气候变化的抵御能力相结合非常重要。植物色素起着热传感器的作用，并在光质量感知和信号传递中起着中心的整合作用。在拟南芥中，phyB (phyB)调控bHLH转录因子光敏色素相互作用因子4 (PIF4)，通过脱De-Etio - related 1 (DET1)和组成型光形态形成1 (COP1)调节模块，使植物在升高的温度下生长优先于免疫反应。

温度与植物对病原菌感染的抗性之间的协调取决于植物激素途径（在生长和防御中的作用相反），以及温度对植物微生物代谢和感染力的影响。在拟南芥中，针对病原微生物的两个主要保护层：基于细胞表面的模式触发免疫（PTI）和细胞内效应触发免疫（ETI）对环境温度的响应不同，其中PTI在温度升高时优先被激活，而在较低的温度时ETI优先被激活。然而，热应激事件会大大降低PTI的反应性。随着温度升高，核小体中替代组蛋白H2A.Z的逐渐耗竭与PTI依赖性基因表达的增加相关，而ETI却受到损害。因此，染色质上记录的温度效应对于植物免疫力输出也很重要（Journal of Biological Chemistry | 深度解读植物免疫系统的分子基础！New Phytologist | 德国马克斯普朗克植物育种所柴继杰课题组综述植物防御中的结构生物学！）。

近日，权威学术期刊PLOS GENETICS发表了德国马普植物育种所（Display your talent！走进德国马克斯普朗克植物育种研究所！）Jane E. Parker教授团队的最新相关研究成果，题为Natural variation in temperature-modulated immunity uncovers transcription factor bHLH059 as a thermoresponsive regulator in Arabidopsis thaliana的研究论文。

温度对植物固有的免疫反应具有深远的影响，但对温度信号向防御途径的传递中自然变化的潜在机制知之甚少。本研究探究了温度对植物免疫力的影响以及激活防御与生长之间的权衡取舍。本文在热响应性生物胁迫激素水杨酸（SA）的积累水平、病原细菌抗性和植物生物量水平上研究了拟南芥的遗传变异对温度的响应。通过对105种遗传上不同的拟南芥种质的分析，结果发现了温度调节的SA动态平衡以及SA水平与植物生长之间关系的可塑性。本文发现，感染前高SA含量可提供增强细菌抗性的强大优势。在某些品种中，这种益处不会损害植物的生长，这表明防御-生长权衡的改变。根据温度x SA关联研究，本研究鉴定了转录因子bHLH059，并表明它具有与PIF4（已知的免疫力和生长的热敏调节因子）无关的温度敏感性免疫调节因子的功能。本研究揭示了植物对温度的反应中尚未开发的多样性，以及了解植物适应变化环境的遗传结构的前进方式。

图1. 在两个温度范围（22°C和16°C）下生长5周的105个拟南芥生物量和总SA水平的分析表明SA稳态随温度的自然变化

图2. 拟南芥的生长—防御权衡

图3. 温度调控的SA积累会影响对PstDC3000的抗性

图4. 在16°C和22°C下Pst DC3000对叶片诱导的总SA含量

图5. 拟南芥中通过温度调节SA的分布和遗传结构

图6. 5周Col-0、bHLH059或PIF4突变体和在16°C或22°C生长的转基因品系中与防御相关的表型的比较

图7. 在16°C或22°C下，Col-0、bHLH059和PIF4品系的发育表型

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