学术进展

我院沈应柏课题组揭示里那醇介导的拟南芥叶肉细胞钙离子迸发及恢复到稳态的机制

[发布日期：2022-09-19 点击数： ]

里那醇是植物在昆虫和病源菌侵染条件下，在叶片可被诱导合成的萜烯类挥发性化合物。已经证明，里那醇是一种可以被植物识别能触发植物免疫反应的株间报警信号物质，但里那醇触发免疫应答早期信号事件的机制尚不清楚。

近日，我院沈应柏课题组在《International Journal of Molecular Science》发表了题为‘Linalool Activates Oxidative and Calcium Burst and CAM3-ACA8 Participates in Calcium Recovery in Arabidopsis Leaves’的研究论文，报道了里那醇触发植物叶肉细胞免疫应答早期信号事件的机制。

沈应柏课题组应用相关抑制剂和突变体，首先确定了里那醇可作用于拟南芥叶肉细胞膜上的NADPH氧化酶导致H2O2迸发，继而引起胞内钙库向胞质释放钙，使得细胞质钙积累，通过CAMs触发下游的信号过程。进一步研究发现在钙调素cam3突变体植株叶片中，钙外排被显著抑制，表明CAM3与里那醇诱导的钙外排有关。通过酵母双杂交、荧光素酶互补以及pulldown等试验共同验证了CAM3与质膜钙泵ACA8能够产生蛋白相互作用，说明CAM3可激活ACA8参与里那醇诱导的拟南芥叶肉细胞钙外排的过程，且ACA8的CAM3结合域在N端。

综上所述，NADPH氧化酶作为叶肉细胞质膜上里那醇的感受器受里那醇诱导引起H₂O₂迸发，H₂O₂的积累激活了胞内钙库TPC1，释放钙离子到胞质中，导致叶肉细胞胞质中钙离子大量积累，激活下游的一系列反应完成免疫应答过程。积累在细胞质中的钙则通过钙调蛋白CAM3与质膜上钙泵ACA8互作被泵到胞外，维持了细胞质钙稳态。