Cell：植物根系如何允许有益微生物定植的
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2021-01-06
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Cell：植物根系如何允许有益微生物定植的：植物根系如何允许有益微生物定植的
文章目录文章目录损伤和微生物模式的共同作用控制着根部的局部免疫反应写在前面图解摘要亮点总结背景结果flg22诱导的MAMP反应在拟南芥根中受到空间限制图1 flg22诱导的MAMP反应
在拟南芥根中受到空间限制激光诱导的细胞消融引起根中局部MAMP的响应性图2 有限的细胞损伤导致根中局部MAMP的反应性DAMP的单独存在不足以诱导MAMP响应图3 DAMP的
单独存在不足以诱导MAMP响应MAMP受体的表达是由细胞消融诱导的且足以引起反应性图4 邻居细胞死亡诱导的局部FLS2表达通过损伤诱导MAMP响应不需要乙烯信号凯氏带条将
分化的根中flg22的响应区分开图5 内胚层屏障分隔分化根中的MAMP反应软木脂片晶干扰内皮层中的flg22感知细胞损伤激活多种模式识别受体的表达图6 细胞损伤激活多种模式识别
受体的表达根-细菌相互作用中的损伤对免疫反应的局部门控图7 根-细菌相互作用中的损伤对免疫反应的局部门控讨论实验模型和方法细节植物材料植物生长条件菌株和生长条件方法
详细信息转基因系的产生诱导剂、激素和抑制剂处理共焦设置和图像处理激光烧蚀设置细菌转化和侵染实验CHA0定植的定量定量和统计分析Reference猜你喜欢写在后面
损伤和微生物模式的共同作用控制着根部的局部免疫反应损伤和微生物模式的共同作用控制着根部的局部免疫反应
Co-incidence of Damage and Microbial Patterns Controls Localized Immune Responses in Roots
Impact Factor：：36.216
https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.01.013
发表日期：2020-02-06
第一作者：Feng Zhou1
通讯作者：Feng Zhou(feng.zhou@unil.ch)1, Niko Geldner(Lead Contact)(niko.geldner@unil.ch)1
合作作者：Aure´ lia Emonet,Vale´ rie De´ nervaud Tendon,Peter Marhavy,Dousheng Wu,Thomas Lahaye
主要单位：
1瑞士洛桑大学植物分子生物学系(Department of Plant Molecular Biology, Biophore, UNIL-Sorge, University of Lausanne, 1015 Lausanne, Switzerland)
写在前面写在前面
分享标题：Cell：植物根系如何允许有益微生物定植的
关键字：拟南芥，根免疫力，微生物模式，模式识别受体，局部反应，损伤门控
点评：微生物相关分子模式（microbe-associated molecular patterns, MAMPs）的识别对于植物的免疫反应至关重要。如何将这种复杂的感知系统有效地部署在不断暴露于微生物的
根中仍然是一个谜。本文通过分析拟南芥中单细胞分辨率下的MAMP受体表达和应答，观察到分化的外细胞层显示出模式识别受体(pattern-recognition receptors, PRRs)的低表达并
且缺乏MAMP应答。然而，这些细胞可以通过邻近细胞的损伤被门控以变得有反应。并且得知局部损伤也导致对原本非免疫原性的有益细菌的免疫反应。尽管土壤中存在微生物模
式，本研究还发现，细胞损伤可以启动局部免疫反应，这将有助于从理论上提出如何利用MAMP。这些发现为非致病性微生物如何通过简单地避免损伤和随之而来的免疫反应的强烈
增强，而成功地在根中定植提供了一个全新层次的解释。
图解摘要图解摘要
根需要微生物分子模式和植物组织损伤来产生局部的抗菌免疫反应，展示了一种有效的方法来适当地对病原体作出反应，同时保留共生体。
Roots require both microbial molecular patterns and plant tissue damage in order to mount localized antibacterial immune responses, revealing an effective way to
respond appropriately to pathogens while sparing commensals(In Brief)
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亮点亮点
拟南芥的根需要细胞损伤来产生强烈的局部免疫反应
受损细胞上调其邻居的模式识别受体表达
内胚层屏障将分化的细胞类型的免疫反应区分开
损伤门控可以最小化针对非致病性根部定殖者的免疫反应
总结总结
微生物相关分子模式（微生物相关分子模式（MAMPs）的识别对于植物的免疫反应至关重要）的识别对于植物的免疫反应至关重要。如何将这种复杂的感知系统有效地部署在不断暴露于微生物的根部仍然是一个谜。通过分析拟南芥中细胞分
辨率下MAMP受体的表达和响应，我们观察到分化的外细胞层显示出模式识别受体模式识别受体(PRRs)低表达并且缺乏低表达并且缺乏MAMP的响应的响应。然而，这些细胞可以通过邻近细胞的损伤被门控以变得有反
应。小细胞团簇的激光烧蚀会强烈上调其附近的PRR表达，升高的受体表达足以诱导非反应性细胞产生响应。最后，局部损伤也会导致对原本非免疫原性的有益细菌的免疫反应。损
伤门控被受体过度表达所覆盖，从而拮抗定殖。我们的研究还发现，细胞损伤可以细胞损伤可以“启动启动”局部免疫反应，这将有助于概念化地说明如何使用局部免疫反应，这将有助于概念化地说明如何使用MAMP感知，尽管土壤中存在微生物模感知，尽管土壤中存在微生物模
式式。
背景背景
已经确定了许多定义的分子模式和相应的受体，并显示出它们引起了一组保守的分子反应。但是，应该同样认识到共生或共生微生物的相同微生物模式。这在根部富含微生物的土壤
环境中尤其明显，根的外层细胞没有类似于叶子那样的保护屏障。根微生物组研究的最新突破引起了人们的兴趣，即了解如何避免非病原性微生物对PRR的组成型激活，同时保持其
防御作用。微生物相关分子模式(MAMP)感知的分子轮廓在能够定量、时间分辨的早期反应测量系统中得到了表征。在拟南芥中，叶盘活性氧（ROS）测定，磷酸化有丝分裂原活化
蛋白激酶（MAPK）印迹，定量PCR（qPCR）或全基因组转录谱分析成为流行的工具。尽管此类分析确定了PRR信号转导的分子成分，但它们无法实现有意义的空间分辨率，因为
它们会平均整个器官的细胞反应。然而，实际的初始病原体/微生物接触仅限于少数细胞和细胞类型，并且这种高度相关的反应空间维度在很大程度上尚未得到解决。研究时，我们观
察到单细胞和整个幼苗反应之间存在显着差异。根部具有自主的MAMP反应，而β-葡萄糖醛酸酶（GUS）报告基因(或称胼果体沉积)表明对高浓度细菌MAMP，flg22的反应是有限
的，主要在根冠和根过渡/伸长区。但是，GUS报告基因检测具有破坏性，并且仍低于单细胞或组织分辨率。此外，这种空间受限的MAMP反应的原因以及其潜在的生物学相关性仍不
清楚。
为了解决这些问题，我们基于融合到一个核定位信号(NLS-
3xmVENUS) 的三重mVENUS，结合了新近发布的荧光标记物系。这使得在体内和真正的细胞分辨率下分析MAMP反应成为可能。选择这些高度敏感的标记物可在转基因品系中和连
续世代中获得良好的表达和稳定的响应。所选择的启动子是基于成熟和广泛使用的MAMP应答基因。PER5 (PEROXIDASE 5)是从公共数据库中选出的一种强而早的、在根内高度诱
导的MAMP诱导基因。WRKY11(WRKY DNA-BINDING PROTEIN 11) 是WRKY转录因子家族的代表，被证明可以介导MAMP信号传导，并且本身就是早期反应基因。MYB51(MYB
DOMAIN PROTEIN 51)被证明是由MAMPs转录调控的，并控制拟南芥主要防御代谢产物的产生。我们还生成了FRK1(FLG22-INDUCED RECEPTOR-LIKE KINASE 1)，一种功能未
知的受体样蛋白，被证明是早期MAMP诱导的强转录本。
结果结果
资源评论
