Nature Communications | 李杰婕团队揭示肌动蛋白在植物气孔免疫中的功能！

叶片病原体对植物的侵染涉及病原体渗透到内部组织中，在那里它们从内部细胞中获取水和养分。各种细菌、卵菌和真菌利用气孔开口作为主要的入侵途径。作为对策，植物可以在感知到病原体时迅速关闭它们的气孔以限制它们的进入。这种对气孔关闭的控制，也称为气孔免疫，是植物先天免疫反应之一（Nature | 英国Sainsbury实验室重磅研究揭示植物气孔免疫机制！Nature | 专家点评：植物气孔的“守门员”—钙离子通道有助于关闭入侵者的大门！)。先天免疫是通过细胞表面受体识别微生物相关分子模式 (MAMP) 启动的。受体的激活导致模式触发免疫 (PTI)，包括丝裂原相关和钙依赖性蛋白激酶（MAPK 和 CDPK）的激活、细胞溶质钙和活性氧 (ROS) 的爆发、产生防御激素，如水杨酸 (SA)，和离子通道的激活/抑制。这些信号事件确保强大的气孔关闭以防止微生物入侵。然而，宿主肌动蛋白在植物免疫过程中的确切功能在很大程度上仍然未知。

2021年11月9日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了北京师范大学李杰婕教授团队的最新相关研究成果，题为MPK3- and MPK6-mediated VLN3 phosphorylation regulates actin dynamics during stomatal immunity in Arabidopsis的研究论文，中科院遗传与发育生物学研究所周俭民为论文的共同作者。

植物感知到病原体后，可以迅速关闭气孔以限制病原体进入内部组织，从而导致气孔免疫作为先天免疫反应的一个方面。植物防御微生物入侵需要肌动蛋白细胞骨架（Plant Cell | 加拿大萨斯喀彻温大学研究揭示肌动蛋白“补丁”调节拟南芥对白粉病入侵抗性的机制！Nature Communications | 拟南芥钙依赖蛋白激酶调控肌动蛋白细胞骨架组织和免疫！New Phytologist | 破坏的肌动蛋白：植物病原菌攻击感应的新参与者？）。本研究揭示拟南芥villin3 (VLN3) 通过调节气孔免疫对植物抵抗细菌至关重要。体外和体内磷酸化试验表明，VLN3是两种病原体响应性丝裂原活化蛋白激酶MPK3/6的生理底物。肌动蛋白动力学和遗传研究的定量分析表明，MPK3/6对VLN3的磷酸化调节肌动蛋白重塑以激活拟南芥中的气孔防御。

图 1：VLN3在拟南芥气孔免疫中起重要作用

图 2：VLN3在植物先天免疫过程中被MPK3/6磷酸化

图 3：MPK3/6介导的VLN3磷酸化有助于气孔防御

图 4：磷酸化的VLN3显示出增强的Ca²⁺依赖性切断活性

图 5：flg22诱导的气孔关闭过程中的肌动蛋白重组在vln3 mpk3/6双突变体和vln3/mpk3/6三重突变体中受损

图 6：MAMP诱导的WT、vln3、mpk3/6保卫细胞中皮质肌动蛋白阵列的动态

图 7：野生型和突变保卫细胞中Flg22诱导的肌动蛋白动力学

图 8：MAMP诱导的保卫细胞中的肌动蛋白动态需要MPK3/6介导的VLN3磷酸化

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