【成果回顾】Nature东英吉利大学Zipfel:无损“电生理”钙流为气孔免疫钙通道OSCA1.3的鉴定提供关键证据
转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟
基本信息
主题:Nature东英吉利大学Zipfel:无损“电生理”钙流为气孔免疫钙通道OSCA1.3的鉴定提供关键证据
期刊:Nature
研究使用平台:NMT植物防御创新平台
标题:The calcium-permeable channel OSCA1.3 regulates plant stomatal immunity
作者:Cyril Zipfel(苏黎世大学、东英吉利大学),Kathrin Thor(苏黎世大学),Shushu Jiang(中国科学院分子细胞科学卓越创新中心、东英吉利大学)
检测离子/分子指标
Ca2+
检测样品
5-6周龄拟南芥叶片下表皮保卫细胞
中文摘要
对生物和非生物胁迫的感知通常导致植物气孔关闭。钙离子(Ca2+)穿过质膜的快速流入在这种反应中起着重要作用,但是所涉及的Ca2+通道的身份仍然难以捉摸。本研究报告拟南芥Ca2+渗透通道OSCA1.3控制免疫信号传导期间的气孔关闭。一旦发现病原体相关的分子模式(PAMP),OSCA1.3就会被快速磷酸化。生化和定量磷酸化蛋白质组学分析表明,免疫肽相关的胞质激酶BIK1在用肽PAMP flg22处理后数分钟内即可与OSCA1.3的N末端胞质环相互作用并使其磷酸化。遗传和电生理数据表明,OSCA1.3可渗透Ca2+,并且BIK1介导的N末端磷酸化增加了该通道的活性。值得注意的是,OSCA1.3及其被BIK1磷酸化对于免疫信号传导过程中的气孔关闭至关重要,而OSCA1.3在感知到脱落酸后,并不调节气孔关闭。因此,这项研究确定了植物Ca2+通道及其在免疫信号转导期间气孔关闭的激活机制,并提出了Ca2+内流机制对不同胁迫的响应的特异性。
离子/分子流实验处理方法
(1)1 µM flg22瞬时处理拟南芥(Col-0和osca1.3/1.7)
(2)1 mM氯化镧处理拟南芥Col-0 10分钟后,加入1 µM flg22瞬时处理
离子/分子流实验结果
使用非损伤微测技术检测Col-0和osca1.3/1.7保卫细胞的净Ca2+流速。结果发现,与Col-0相比,在加入flg22后7分钟内的Ca2+吸收速率在osca1.3/1.7中降低了(图b)。
图1. Col-0和osca1.3/1.7保卫细胞的净Ca2+流速。正值代表离子吸收。
检测在有或没有进行氯化镧预处理的情况下的Col-0保卫细胞的Ca2+吸收速率,发现氯化镧处理后,在添加了flg22后8分钟内的Ca2+吸收明显被阻断(图c)。
图1. flg22诱导的Ca2+流速被镧阻。正值代表离子吸收。
其他实验结果
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OSCA1.3与BIK1相关。
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OSCA1.3被BIK1磷酸化,S54是主要的磷酸化位点。
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OSCA1.3是一种BIK1激活的钙渗透通道。
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OSCA1.3和OSCA1.7是气孔免疫所必需的。
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预测OSCA1.3的拓扑结构,包括可能的BIK1磷酸化位点和OSCA第1分支蛋白的环1多重对齐。
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OSCA1.3定位于质膜。
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PBL1也磷酸化OSCA1.3。
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OSCA1.3促进HEK细胞钙内流。
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OSCA1.3和OSCA1.7是BIK1激活的钙离子通道。
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在osca1.3/1.7中,AtPep1诱导的气孔导度降低受到损害。
结论
该研究表明OSCA1.3是调节拟南芥免疫过程中气孔关闭的关键Ca2+通道,并且它的激活和功能都依赖于BIK1介导的磷酸化。该研究明确了一个长期受关注的Ca2+通道及其在免疫信号传导过程中激活气孔关闭的机制,并揭示了Ca2+内流机制在不同胁迫下的特异性。
测试液
1 mM KCl, 1 mM CaCl2, 10 mM MES, pH 6.0
NMT仪器信息
原文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2702-1
供稿:赵雪琦
编辑:刘兆义
关键词:植物防御;气孔;钙离子;Nature;非损伤微测技术;PAMP;植物类