Current Biology | 苏黎世大学Cyril Zipfel团队揭示植物免疫信号调节磷转运的机制！

土壤中无机磷酸盐（PO₄^3-，Pi）的可用性是决定植物生长和健康的关键因素。植物通过调节质膜（PM）上PHOSPHATE TRANSPORTER 1（PHT1）家族的H⁺偶联磷酸盐转运蛋白的丰度，在磷饥饿反应（PSR）遗传网络的驱动下，通过转录和翻译后的变化来调节根系吸收无机磷酸盐的能力。这种磷酸盐的运输是否以及如何在免疫反应激活时被调节还没有确定。

2021年12月16日，国际权威学术期刊Current Biology发表了瑞士苏黎世大学Cyril Zipfel教授（Nature | 英国Sainsbury实验室重磅研究揭示植物气孔免疫机制！Molecular Cell | 苏黎世大学Cyril Zipfel团队详解早期植物模式触发免疫信号的分子机制！Nature Plants | Cyril Zipfel团队揭示植物的初始免疫反应其实是一种普遍的应激反应！Nature Communications | Cyril Zipfel团队揭示拟南芥受体激酶MIK2的免疫机制！PNAS | 苏黎世大学Cyril Zipfel团队揭示启动植物先天免疫信号传递的机制！）团队的最新相关研究成果，题为Direct inhibition of phosphate transport by immune signaling in Arabidopsis的研究论文。

科研人员首先开发了基于PM电势变化的定量检测方法，以实时测量根部的活性Pi运输。通过将微电极插入隆起的根毛中，能够确定完整的拟南芥幼苗中磷酸盐运输的关键特征。观察到的快速Pi诱导的去极化依赖于主要磷酸盐转运蛋白PHT1;4的活性。值得注意的是，结果观察到这种PHT1;4介导的磷酸盐摄取在模式触发的免疫激活时被抑制。这种抑制取决于受体类细胞质激酶BOTRYTIS-INDUCED KINASE 1（BIK1）和PBS1-LIKE KINASE 1（PBL1），它们都会使PHT1;4磷酸化。作为免疫信号对磷酸盐运输的这种负向调节的必然结果，本研究发现PHT1;4介导的磷酸盐摄取通常对根部的抗细菌免疫力有负向调节。总之，本研究结果揭示了一个连接植物免疫和磷酸盐平衡的机制，BIK1/PBL1提供了这两个重要途径之间的一个分子整合点。

• 可以通过PM去极化在根中实时测量PHT1介导的Pi转运
• 免疫激活以BIK1/PBL1依赖性方式抑制Pi转运
• PHT1s是BIK1和PBL1的直接底物
• Pi吸收调节抗菌免疫和根系微生物组

图1. Pi诱导代表PHT1的根毛PM电位的去极化

图 2. 诱导子处理减弱PHT1;4介导的Pi摄取

图3. BIK1磷酸化PHT1;4并抑制PHT1;4介导的Pi转运

图 4. PHT1介导的Pi运输塑造了免疫反应

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