胼胝质是一种线性 (1,3)- β -葡聚糖,是植物生长发育所必需的碳水化合物聚合物。生化、遗传和基因组工具以及特异性抗体的进步大大增强了我们对胼胝质生物合成的理解。随着胼胝质合酶机制的其他组成部分的出现,分子生物合成机制的阐明有望随之而来。短期目标包括确定胼胝质合酶亚基的化学计量和周转率。长期目标包括生成重组胼胝质合酶以阐明其生化特性和分子机制,最终可能确定胼胝质合酶的三维结构。本综述深入探讨了胼胝质生物合成的结构和复杂的分子过程,强调了调控元件和组装机制。
植物中胼胝质沉积是由各种应激因素引起的,例如当植物受到食草动物和病原体的侵袭时。以蚜虫为例,蚜虫破坏的韧皮部筛管被胼胝质堵塞,预计会减少蚜虫对韧皮部汁液的接触,而蚜虫诱导的宿主植物中降解胼胝质的 b -1,3-葡聚糖酶基因上调可能会抵消这种对蚜虫表现的负面影响。我们用大麦突变体测试了这一假设,其中两个 b -1,3-葡聚糖酶基因(1636 和 1639)中的一个或两个已通过 CRISPR/Cas9 技术在 cv. Golden Promise 中发生突变。此前发现,这两个基因在易感大麦基因型中被谷物害虫 Rhopalosiphum padi L. 上调。测试了四个 1636/1639 双突变体、三个 1636 单突变体和两个 1639 单突变体系以及对照系的蚜虫抗性。所有突变体系均有单碱基插入,导致移码和提前终止密码子。四个双突变体系中的三个显示 b-1,3-葡聚糖酶活性显著降低,细菌鞭毛蛋白诱导导致双突变体叶片中胼胝质形成显著多于对照和单突变体系。然而,我们发现这些改良植物性状对大麦抗稻瘟病没有影响。已证实这两个基因在 Golden Promise 中均被稻瘟病上调。基因 1637 是另一种已知在稻瘟病菌中上调的 b-1,3-葡聚糖酶基因,与对照系相比,该基因在双突变系中的表达更高。由于这些蛋白质的韧皮部浓度未知,因此很难判断这是否可以弥补双突变体中 b-1,3-葡聚糖酶活性的普遍降低。
作者:F Francis · 2022 · 被引用 13 次 — 在受马铃薯Y病毒感染的植物中,使用乙烯感知抑制剂已被证明可以诱导胼胝质沉积,这是植物对病毒的防御反应……
1 南洋理工大学生物科学学院,新加坡 637551,新加坡 2 南阿拉巴马大学生物系,阿拉巴马州莫比尔 36688,美国 3 墨尔本大学生物科学学院,维多利亚州帕克维尔 3010,澳大利亚 4 波鸿鲁尔大学生物与生物技术学院,德国波鸿 44810 5 南洋理工大学新加坡环境生命科学工程中心,新加坡 637551,新加坡 6 南方科技大学医学院,深圳市南山区 518055,中国 7 哥本哈根大学植物与环境科学系(PLEN),丹麦 1871 Frederiksberg C 8 哥本哈根大学哥本哈根植物科学中心,丹麦 1871 Frederiksberg C 9 上海交通大学-南京大学杂交水稻国家重点实验室代谢与发育科学联合国际研究实验室上海交通大学生命科学与技术学院阿德莱德农业与健康联合中心, 上海 200240