Trends in biochemical sciences | 植物与微生物相互作用中的氨基酸代谢！

植物经常与各种不同的病原体和有益微生物接触。区分它们并作出适当反应的能力对植物健康至关重要。氨基酸是植物初级代谢中蛋白质、能量和氮素代谢的核心成分。此外，它们是各种活性化合物的前体，在植物与微生物的相互作用中具有特定的功能，这些功能还远未被完全了解。最有可能的是，个别氨基酸还参与了生物相互作用过程中的信号传递事件。在复杂的环境中，植物需要将环境信息与有关其营养状况的内在线索结合起来，并在与微生物的最初接触中触发适当的代谢和细胞反应。

2022年8月，国际权威学术期刊Trends in biochemical sciences发表了德国科隆大学Tatjana Hildebrandt团队的最新相关研究成果，题为News about amino acid metabolism in plant–microbe interactions的综述论文。

在这篇文章中，科研人员回顾了在植物与微生物相互作用过程中，对氨基酸感应、信号传递、运输和代谢作用的最新认识进展。将单个氨基酸转化为活性化合物的生化途径最近已经被阐明，全面的大规模方法使氨基酸传感蛋白和转运蛋白成为焦点。这些发现表明，植物的中心氨基酸代谢与胁迫信号和防御反应在不同层次上密切交织在一起。各个生化机制和不同过程之间的相互联系刚刚开始出现，可能成为新的植物保护策略的基础。

图1. 植物的氨基酸代谢提供了与微生物在不同层次上相互作用的活性化合物

图2. 来自芳香族氨基酸的特殊代谢物塑造了根部微生物组

图3. 氨基酸运输和代谢的紊乱可以触发免疫信号

图4. 赖氨酸被转化为流动的免疫信号N-羟基哌啶酸，诱发全身性的获得性抗性

未来研究工作的一个主要目的是确定植物中氨基酸感应的生化机制，包括下游的信号级联，同时也要解开植物和微生物之间的代谢相互作用。在与多细胞生物（如菌根真菌）的相互作用中，植物的代谢适应性很可能会有大量的重叠。另外，与单个植物相互作用的不同生物体会争夺资源的分配，并引发具有相互影响的特定反应模式。因此，整合这些研究领域的进展将有助于对植物生物相互作用的整体理解。

待解决的问题：

由于该领域的最新进展，一些参与塑造拟南芥和玉米根部微生物组的氨基酸衍生代谢物已经被鉴定。它们是否也是其他植物物种中的主要角色，是否还有其他重要的化合物？

20种GLR中哪些与植物-微生物的相互作用有关？哪些氨基酸可以激活它们，下游信号级联的成分是什么？

在与微生物相互作用过程中，植物中是否还有其他的氨基酸受体参与信号传递过程？

哪些氨基酸转运蛋白对向微生物提供营养物质很重要？它们是如何被调节的，它们会被微生物劫持吗？

哪些氨基酸参与了免疫信号的传递？细胞内区室在氨基酸信号传递中的作用是什么？

微生物如何操纵其宿主植物的氨基酸平衡？是否有专门针对氨基酸代谢的效应蛋白，为增殖创造理想的营养成分？

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