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植物細胞壁の健全性維持および免疫シグナル伝達系は協調して働きシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)のストレス応答を制御する

The plant cell wall integrity maintenance and immune signaling systems cooperate to control stress responses in Arabidopsis thaliana

Research Article

Sci. Signal. 26 Jun 2018:
Vol. 11, Issue 536, eaao3070
DOI: 10.1126/scisignal.aao3070

Timo Engelsdorf1,*, Nora Gigli-Bisceglia1, Manikandan Veerabagu1,†, Joseph F. McKenna2,‡, Lauri Vaahtera1, Frauke Augstein1,§, Dieuwertje Van der Does3,‖, Cyril Zipfel3, and Thorsten Hamann1,¶

1 Department of Biology, Høgskoleringen 5, Realfagbygget, Norwegian University of Science and Technology, 7491 Trondheim, Norway.
2 Department of Biology, Imperial College London, South Kensington Campus, SW7 2AZ London, UK.
3 The Sainsbury Laboratory, Norwich Research Park, Norwich NR4 7UH, UK.

¶ Corresponding author. Email: thorsten.hamann@ntnu.no

* Present address: Division of Plant Physiology, Department of Biology, Philipps University of Marburg, 35043 Marburg, Germany.

† Present address: Department of Plant Sciences, Norwegian University of Life Sciences, N-1432 Ås, Norway.

‡ Present address: Plant Cell Biology, Department of Biological and Medical Sciences, Oxford Brookes University, Oxford OX3 0BP, UK.

§ Present address: Department of Organismal Biology, Physiological Botany, Evolutionary Biology Centre and Linnean Centre for Plant Biology, Uppsala University, Ullsv. 24E, SE-75651 Uppsala, Sweden.

‖ Present address: 2Blades Foundation/BecA-ILRI Hub, P.O. Box 30709, Nairobi 00100, Kenya. Hide authors and affiliations

要約

細胞壁はすべての植物細胞を取り囲み、その組成および構造は、厳密に制御され適応性のある方式で修飾され、成長および発生時の相反する機能的要求を満たす。植物細胞壁健全性(CWI)維持機構は、これらの機能的修飾と細胞壁損傷(CWD)に対する応答を制御する。われわれは、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)においてCWI系がCWDに対する応答をどのように媒介するかを調べた。細胞壁分解酵素またはセルロース生合成阻害剤により誘導されるCWDは、同様の、膨圧感受性のストレス応答を誘発した。27の遺伝子型を用いた表現型クラスタリングは、CWD応答の活性化に必要な受容体様キナーゼ(RLK)およびイオンチャネルのコアグループを同定した。遺伝学的解析により、RLK FEI2および細胞膜局在化機械感受性Ca2+チャネルMCA1は、CWD感受においてRLK THE1の下流で機能することが示された。対照的に、植物エリシターペプチド(Pep)の受容体PEPR1およびPEPR2を含むパターン誘発免疫(PTI)シグナル伝達構成要素は、CWDに対する応答を抑制した。CWDは、AtPep1およびAtPep3の前駆体をコードするPROPEP1およびPROPEP3の発現および増殖培地へのPROPEP3の放出を誘導した。AtPep1およびAtPep3の適用は、CWD誘導性の植物ホルモン蓄積を濃度依存的に抑制した。これらの結果は、AtPep媒介性シグナル伝達が、CWI機構により制御されるCWD誘導性防御応答を抑制することを示唆する。この抑制は、PEPR1およびPEPR2の下流のPTIシグナル伝達が損なわれた場合に緩和された。このように、CWI維持機構により制御される防衛応答は、PTIシグナル伝達要素の消失をある程度補償する可能性がある。

Citation: T. Engelsdorf, N. Gigli-Bisceglia, M. Veerabagu, J. F. McKenna, L. Vaahtera, F. Augstein, D. Van der Does, C. Zipfel, T. Hamann, The plant cell wall integrity maintenance and immune signaling systems cooperate to control stress responses in Arabidopsis thaliana. Sci. Signal. 11, eaao3070 (2018).

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