Plant Journal | 研究揭示磷诱导拟南芥对病原体侵染的抗性！

在自然界中，植物同时暴露在时间和空间不同的生物和非生物胁迫下，这需要不同胁迫反应途径之间的适当整合和相互作用。然而，暴露在一个单一的胁迫下，可能会影响植物对另一个胁迫的反应。例如，暴露在干旱或高盐度下的植物，其免疫反应和抗病性可能会发生改变。矿物营养的不适当供应也可能影响病害的严重性。然而，非生物和生物胁迫因素的综合影响可能因这些相互作用的性质而不同，植物对同时或相继施加胁迫的反应不能简单地从对单个胁迫的反应中推断出来。由于胁迫反应是有代价的，当同时面临多种胁迫时，植物需要根据最佳防御理论（ODT），对其胁迫反应进行优先排序，以有效利用有限的资源。根据ODT，应激反应优先在最有价值的部分进行，最近的研究结果表明，拟南芥植物在不同年龄段的叶片中空间上分离出不同的应激反应。迄今为止，关于生物和非生物胁迫反应在植物中不同的优先次序的分子机制，以及它们如何适应冲突的胁迫以获得最佳反应的信息很少。

2022年1月21日，国际权威学术期刊The Plant Journal发表了西班牙巴塞罗那自治大学农业基因组学研究中心（CRAG）Blanca San Segundo团队的最新相关研究成果，题为Phosphate-induced resistance to pathogen infection in Arabidopsis的研究论文。

科研人员在此表明，在拟南芥中，MIR399的过表达、PHO2（PHOSPHATE2）功能的丧失或高Pi的处理都伴随着磷酸盐（Pi）含量的增加和活性氧（ROS）的积累。高Pi植物（如miR399过表达、pho2突变体和在高Pi供应下生长的植物）对死体营养型和半活体营养型病原真菌的侵染表现出抗性。在没有病原体侵染的情况下，与野生型植物相比，高Pi植物中水杨酸（SA）和茉莉酸（JA）依赖性信号通路的基因表达水平较高，这与非侵染的高Pi植物中SA和JA水平的增加相一致。在侵染期间，在高Pi植物中JA途径的两个分支（ERF1/PDF1.2和MYC2/VSP2）发生相反的调节。因此，虽然病原体侵染在miR399OE和pho2植株中诱导PDF1.2的表达，但VSP2的表达在这些植物中被病原体侵染下调。这项研究支持Pi的积累促进了拟南芥对病原真菌侵染的抵抗力，同时为更好地理解Pi信号和激素信号通路之间的相互作用以调节植物免疫反应提供了基础。

图1. miR399 OE植株对死体营养型真菌侵染的抵抗力

图2. miR399 OE植株对半活体营养型真菌侵染的抗性

图3. pho2突变体植株对病原真菌侵染的抵抗力

图4. pre-miR399、miR399和PHO2转录本在野生型植株中的积累

图5. 在过度积累Pi的拟南芥植株中，ROS的积累和抗病性增强

图6. miR399 OE和pho2突变体中防御基因的表达情况

图7. 过度积累Pi的拟南芥植株叶片中SA、SAG、JA和OPDA的水平

图8. 解释Pi含量和防御反应是如何综合调节拟南芥对病原真菌侵染的抵抗力的模型

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