植物释放在土壤原代和继发代谢产物中,这些代谢物通过其营养作用或抗菌活性来塑造菌群的结构。植物防御微生物还包括物理屏障,例如表皮,这些障碍物可以防止被侵略者无法造成的侵略者的感染来破坏它们。不同的感知系统允许植物检测入侵[6]。在其中,植物膜模式识别受体(PRR)有感觉保守的微生物相关分子模式(MAMP)或通常是细胞外的内源性植物分子。对MAMP的敏感性最近被提出是通过伤害引起的[7]。此外,胞质核苷酸结合亮氨酸重复(NLR)受体,感知的植物细胞内病原体效应子。这种效应子识别触发了与局部受控细胞死亡有关的强烈防御反应的发展,这些反应可能导致效应子触发免疫力(ETI)。植物细胞对病原体的感知会导致产生活性氧(ROS),抗菌化合物的合成,防御相关基因的转录和防御激素的产生。后者将远离感知部位的植物防御反应,以激活诱导的全身电阻(ISR)[8]。通常,接触越亲密,国防反应就越强。
摘要:植物在整个发育期都会承受非生物胁迫。非生物应力包括干旱,盐,热,冷,重金属,营养元素和氧化应激。改善植物对各种环境压力的反应对于植物的生存和实用性至关重要。WRKY转录因子具有特殊的结构(WRKY结构域),这使得WRKY转录因子具有不同的转录调节函数。WRKY转录因子不仅可以通过调节植物激素信号通路来调节非生物应激反应以及植物的生长和发育,而且还可以通过与W-Box [Tgacca/Tgacct]结合在其靶基因的启动子中通过与W-Box [TGACCA/TGACCT]结合来促进或抑制下游基因的表达。此外,WRKY转录因子不仅与其他转录因子家族相互作用,以调节植物防御对非生物胁迫的反应,而且还通过识别和与W-box的结合来自我调节,以调节其对非生物胁迫的防御反应。然而,近年来,关于高等植物中WRKY转录因子的调节作用的研究评论稀缺。在这篇综述中,我们着重于WRKY转录因子的结构和分类,以及鉴定其下游目标基因和参与对非生物压力的反应的分子机制,这可以提高植物在非生物压力下的耐受能力,我们还期待着未来的研究指导,并提供了对属性的影响,并提供了属性的影响。
植物生存的环境不断考验着它们应对各种生物和非生物胁迫的能力。许多这样的挑战导致活性氧 (ROS) 过度积累,从而造成一种称为氧化应激的危险细胞状况。尽管不受控制的 ROS 会对细胞成分造成严重损害,但现在很明显,低水平或中等水平的这些活性分子发挥着重要的信号传导功能。从微调发育过程到协调快速防御反应,ROS 产生和清除之间的微妙平衡对于植物的生长和生存至关重要。本综述全面研究了植物如何产生和管理 ROS、其抗氧化防御网络的分子结构以及支持适应波动环境条件的复杂氧化还原信号事件。重点介绍了最近(2020-2025 年)在了解特定抗氧化途径和氧化还原调节的转录程序如何提高对干旱、盐度、极端温度和重金属的耐受性方面取得的进展。我们还讨论了 ROS 与激素的整合、抗氧化剂与植物-微生物相互作用之间的相互作用,以及旨在增强抗逆能力的新兴生物技术方法(包括基因编辑)。通过综合当前的见解并强调悬而未决的问题,本综述强调了氧化还原稳态在塑造植物适应性、生产力和抵御全球气候日益加剧的压力方面的重要性。
最近的研究表明,通过反复的有害刺激对先天免疫细胞(例如居住的巨噬细胞)进行培训可以增强宿主防御反应。然而,尚不清楚训练有素的组织居民巨噬细胞的免疫力是否还可以增强损伤的解决方案,以抵消增强的炎症反应。在这里,我们研究了肺部肺泡巨噬细胞(AMS),这些巨噬细胞(AMS)先于细菌内毒素或铜绿假单胞菌,并观察到这些受过训练的AMS对病原体诱导的细胞死亡的韧性更大。转录组分析和功能分析表明,受过训练的AM能力更大,用于细胞碎片和损伤分辨率。单细胞高维质量细胞仪分析和谱系跟踪表明,训练会诱导Mertk Hi Marco HI CD163 + F4/ 80低肺居民AM子集的扩展,并具有预处理表型。重编程的AMS上调了由转录因子KLF4介导的肿瘤受体MERTK的表达。这些受过训练的AMS受限制的炎症性肺损伤的收养转移在暴露于致命的铜绿假单胞菌的受体小鼠中。因此,我们的研究确定了一部分受过组织训练的巨噬细胞,这些巨噬细胞在反复发生病原体挑战后防止过度炎症并恢复组织稳态。
寄生植物对全球农业构成重大威胁,造成大量农作物损失并妨碍粮食安全。近年来,CRISPR(成簇的规律间隔的短回文重复序列)基因编辑技术已成为一种有前途的工具,可用于开发对各种植物病原体的抗性。然而,它在对抗寄生植物方面的应用仍未得到充分探索。本综述旨在总结当前利用 CRISPR 开发对寄生植物抗性的知识和研究空白。首先,我们概述了 CRISPR 基因编辑工具的最新改进,以及已用于对抗各种植物病原体的方法。为了发挥 CRISPR 的巨大潜力,更好地了解寄生植物与宿主相互作用的遗传基础对于确定合适的靶基因进行改造至关重要。因此,我们讨论了寄生植物与其宿主之间错综复杂的相互作用,重点介绍了防御反应和多层抗性中涉及的重要基因和分子机制。这些包括直接抑制寄生植物发芽或生长的宿主抗性反应,以及通过操纵环境因素间接影响寄生植物发育。最后,我们评估了 CRISPR 介导的有效性和对宿主抗性和作物改良的长期影响,包括可诱导的抗性反应和组织特异性活性。总之,本综述强调了 CRISPR 技术为对抗寄生植物提供的挑战和机遇,并为保障全球农业生产力的未来研究方向提供了见解。
植物暴露于非常不同的攻击者,包括微生物病原体和草食昆虫。为了保护自己,植物已经发展了防御策略,以抵消潜在的入侵者。植物防御信号研究的最新进展表明,根据遇到的入侵者的类型,植物能够差异激活诱导,广谱防御机制。植物激素水杨酸(SA),茉莉酸(JA)和乙烯(ET)是防御信号通路网络中的主要参与者。在SA-,JA-和ET依赖性信号通路之间的串扰被认为与对防御反应进行微调有关,最终导致了防御反应的最佳组合以抵抗入侵者。这些信号化合物的生物合成途径的基因工程以及模仿其作用方式的保护化学物质的开发为开发新策略的作物保护提供了有用的工具。但是,有证据表明,对微生物病原体的抗药性与对草食昆虫的抗药性之间的抗性:一旦植物的条件表达对微生物病原体的抗性,它可能会更容易受到食草动物的攻击,而反之亦然。然而,病原体和抗昆虫抗性之间的贸易证据是矛盾的。本综述集中于有关SA-,JA-和ET依赖性诱导对微生物病原体和草食性昆虫的抗性的最新实验证据。此外,我们将解决以下问题,无论是通过基因工程或通过使用防御信号的植物保护剂来操纵国防信号通路,是否会增强植物对潜在入侵者的免疫力,还是将成为作物保护策略的负担。
摘要:真菌病原体是显着的破坏植物的微生物,对世界作物的产量构成了威胁。几丁质是真菌细胞壁的关键成分和可以通过特定植物受体识别的保守的MAMP(与微生物相关的分子模式),从而激活了几丁质触发的免疫力。在大米和拟南芥等植物中众所周知,特定受体对几丁质感知的分子机制在许多其他植物中也相似。成为植物病原体,真菌必须抑制几丁质触发的免疫的激活。因此,真菌病原体已经发展了各种策略,例如预防几丁质消化或干扰植物几丁质受体或几丁质信号,这些信号在大多数情况下涉及真菌蛋白的分泌。由于几丁质免疫是一种非常有效的防御反应,因此这些真菌机制被认为可以密切协调。在这篇综述中,我们首先概述了当前对金蛋白触发的免疫信号传导和用于抑制其抑制的真菌蛋白的理解。第二,我们讨论了在真菌生物营养中运行的机制,例如白粉病真菌,尤其是在模型物种podosposphaera xanthii中,这是瓜糖粉中粉状霉菌的主要因果剂。在真菌发病机理和促进粉状霉菌疾病的背景下,讨论了与免疫原性差异寡聚物的修饰,降解或隔离有关的关键作用。最后,还讨论了这种基本知识用于开发针对白粉病真菌的干预策略。
核受体(NRS)包含蛋白质的超家族,在细胞信号传导,生存,增殖和代谢中具有重要作用。它们充当转录因子,并根据其配体,DNA结合序列,组织特异性和功能将其分为家族。证据表明,在传染病,癌症和自身免疫性中,NRS调节免疫和内分泌反应,改变了细胞和器官的转录性,以及影响疾病进展。以病原体持久性为特征的慢性传染病在夸张的炎症过程中尤为明显。与急性炎症不同,这有助于宿主对病原体的反应,慢性炎症会导致代谢性疾病和神经免疫 - 内分泌反应失调。随着时间的流逝,细胞因子,激素和其他复合产生的障碍促进了不平衡,有害的防御反应。这种复杂性强调了配体依赖性NR的重要作用。结核病和chagas病是两个关键的慢性感染。因果毒剂,结核分枝杆菌和克鲁齐锥虫,已经制定了逃避策略来建立慢性感染。他们的临床表现与免疫 - 内分泌反应中断有关,指出NRS的潜在参与。本综述探讨了在结核病和chagas病中调节免疫 - 内分泌相互作用时对NR的当前理解。这些疾病仍然存在着重要的全球健康问题,尤其是在发展中国家中,强调了了解NRS介导的宿主病原体相互作用的分子机制的重要性。
植物免疫是一个多层次的过程,包括识别病原体的模式或效应物以引发防御反应。这些包括诱导通常会限制病原体毒力的多种防御代谢物。在这里,我们在代谢物水平上研究了大麦根与真菌病原体根腐病菌 ( Bs ) 和禾谷镰刀菌 ( Fg ) 之间的相互作用。我们发现大麦烷是一组以前未描述过的具有抗菌特性的罗丹烷相关二萜类化合物,是这些相互作用中的关键参与者。Bs 和 Fg 感染大麦根会引发 600 kb 基因簇中的大麦烷合成。在酵母和本氏烟中异源重建生物合成途径产生了几种大麦烷,包括功能最丰富的产品之一 19-b-羟基大麦三烯酸 (19-OH-HTA)。该簇二萜合酶基因的大麦突变体无法产生大麦烷,但出乎意料的是,Bs 的定植率却降低了。相比之下,另一种大麦和小麦真菌病原体禾谷镰刀菌在完全缺乏大麦烷的突变体中的定植率要高 4 倍。因此,19-OH-HTA 可增强 Bs 的发芽和生长,而抑制其他致病真菌,包括 Fg。显微镜和转录组学数据分析表明,大麦烷可延缓 Bs 的坏死营养期。综上所述,这些结果表明,诸如 Bs 之类的适应性病原体可以破坏植物的代谢防御,以促进根部定植。
摘要 12 葡萄的驯化过程促进了所需性状的固定。与有性生殖相比,通过扦插进行葡萄的无性繁殖更容易保存这些基因型。尽管如此,即使是无性繁殖,由于基因组中潜在的遗传体细胞突变,同一葡萄园内也常常会出现不同的表型。然而,这些突变并不是影响表型的唯一因素。除了体细胞变异外,表观遗传变异也被认为是调节驯化过程中获得的表型变异的关键因素。这些表观等位基因的出现可能对葡萄的驯化产生了显著影响。本研究旨在调查驯化过程对栽培葡萄甲基化模式的影响。对栽培和野生种质进行了低代表性亚硫酸盐测序。结果显示,栽培葡萄 24 的甲基化水平高于野生葡萄。野生和栽培葡萄之间的差异甲基化分析共鉴定出 9955 26 个差异甲基化胞嘧啶,其中 78% 在栽培葡萄中高甲基化。功能分析表明,核心甲基化基因(在野生和栽培种质中持续甲基化的基因)与应激反应和萜类/异戊二烯类代谢过程有关。而呈现差异甲基化的基因与靶向过氧化物酶体的蛋白质、乙烯 31 调节、组蛋白修饰和防御反应有关。此外,我们的研究结果 32 表明,环境诱导的 DNA 甲基化模式至少部分受野生葡萄种质的原产地引导。总的来说,我们的研究结果 34 揭示了表观等位基因在葡萄驯化历史中可能发挥的关键作用。36