我院沈应柏课题组揭示(Z)–3–己烯醇通过CML8和GAD4调控γ-氨基丁酸含量的机制

(Z)–3–己烯醇是植物在生物胁迫下产生的一种气体小分子，可诱导植物产生防御反应。然而，(Z)–3–己烯醇诱导的植物防御反应的机制尚不清楚。

北京时间2022年9月1日，我院沈应柏课题组在《Plant Physiology and Biochemistry》发表了题为‘CML8 and GAD4 function in (Z)–3–hexenol–mediated defense by regulating γ–aminobutyric acid accumulation in Arabidopsis’的研究论文，报道了(Z)–3–己烯醇通过增加植物叶片γ-氨基丁酸(GABA)的积累量，提高植物抗虫性的新途径。

已有的研究证明，GAD4作为GABA合成途径关键酶，调节着植株中GABA的含量。沈应柏课题组采用(Z)–3–己烯醇熏蒸拟南芥野生型及cml8和gad4突变体植株的叶片12小时，测定GABA含量，发现野生型植株GABA含量显著高于CML8和GAD4突变体植株GABA的含量，表明(Z)–3–己烯醇确实是通过CML8和GAD4影响拟南芥叶片中GABA的含量。进一步研究证实CML8和GAD4都参与了(Z)–3–己烯醇诱导的拟南芥叶片防御基因的表达。通过酵母双杂交实验，荧光素酶互补实验以及pull-down实验证明了CML8与GAD4之间有蛋白相互作用，并且在胞内钙离子浓度升高时，这两个蛋白的结合能力更强。随后的研究发现(Z)–3–己烯醇熏蒸拟南芥叶片可诱导胞内钙库和胞外钙库将钙离子释放到细胞质中，叶肉细胞钙离子浓度升高。

综上所述，(Z)–3–己烯醇作用于叶肉细胞胞内钙库和胞外钙库，将钙离子转运至细胞质中，导致细胞质钙离子浓度上升。钙离子与CML8结合，CML8进一步与GAD4互作，提高细胞质GABA的含量，引起防御基因上调表达，最终增强了抗虫性。

ManBetX中国官网博士生焦春阳，博士生郭洙鹃和博士生巩俊清为该文的共同第一作者，沈应柏教授为通讯作者，该研究受到国家自然科学基金（31270655）的资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0981942822002960

作者：沈应柏课题组

责任编辑：张亚坤

审核：杜庆章