Plant Cell | 研究揭示诱导抗性和植物生长之间的权衡机制！

特定的化学物质可以在植物中诱发长期的抗病性。这些化学物质通过介导一种免疫记忆的形式发挥作用，称为"促发效应"，使植物在未来的病原体攻击中能够启动更快和/或更强的防御反应。β-氨基酸β-氨基丁酸（BABA）和R-β-高丝氨酸（RBH）可以使促发效应分类学上不相关的植物对广泛的疾病产生抗性。科研人员以前的研究表明，尽管BABA和RBH的结构相似，但它们被不同的受体和途径所感知和控制。然而，负责这两种引诱因子的细胞摄取的转运蛋白仍然是未知的。为了确定控制拟南芥RBH诱导抗性的新基因，科研人员对拟南芥突变体进行了遗传筛选，这些突变体在RBH诱导下对霜霉病病原体Hyaloperonospora arabidopsidis（Hpa）的免疫力受损。科研人员分离出的第一个突变体是受高亲和力氨基酸转运蛋白LYSINE HISTIDINE TRANSPORTER 1（LHT1）的影响。

2022年8月30日，国际权威学术期刊The Plant Cell发表了英国谢菲尔德大学Jurriaan Ton题为A single amino acid transporter controls the uptake of priming-inducing beta-amino acids and the associated trade-off between induced resistance and plant growth的研究论文。

在这篇文章中，科研人员描述了一个全基因组的筛选，即对拟南芥的T-DNA插入株系进行筛选，以寻找对霜霉病病原体Hpa的RBH诱导免疫力受损（iri）的突变体，产生了104个部分受影响的株系和4个完全受影响的RBH诱导抗性株系。科研人员用同一基因的独立T-DNA插入系证实了iri1-1突变体的表型，该基因编码高亲和力氨基酸转运蛋白LHT1。拟南芥lht1突变体的特征实验表明，LHT1通过控制土壤中这些化学物质的吸收来控制RBH和BABA诱发的抗性。用表达LHT1的酵母细胞进行的吸收实验和基于质谱的RBH和BABA在lht1突变体和LHT1过表达株系叶片中的定量分析表明，LHT1作为细胞吸收和系统分布RBH和BABA的主要转运蛋白。随后对lht1突变体和LHT1过表达系的诱导抗性和生长反应的特征分析表明，LHT1的吸收水平不仅控制了对RBH和BABA的抗性反应，而且还控制了更高浓度的化学刺激时的植物毒性副作用。因此，LHT1在RBH或BABA引起的诱导抗性和生长之间起着主调控因子的作用。

从该研究中得到的一个重要信息是，通过操纵LHT1基因，可以优化BABA和RBH等诱导抗性的β-氨基酸诱导的抗性和生长之间的权衡。这一结论为旨在利用BABA和/或RBH诱导的作物抗性的育种项目提供了重大的转化机会，但却受到这些制剂的植物毒性的影响。

图1. 拟南芥中RBH诱导免疫（iri）表型受损的突变体筛选和iri1突变体的特征描述

图2. LHT1控制RBH的吸收和RBH引起的对Hpa的抵抗

图3. LHT1的过表达使拟南芥容易受到RBH的生长抑制，而这种抑制被共同应用L-丙氨酸所拮抗

图4. LHT1控制BABA的摄取和BABA诱导的对Hpa的抗性

图5. LHT1控制对BABA的抗胁迫能力

图6. LHT1通过在酵母中的异源表达对RBH和BABA吸收动力学的特征分析

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