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科研進展
菟絲子與寄主間蛋白質(zhì)運輸研究中取得新進展 文章來源:資源植物與生物技術(shù)重點實驗室 | 發(fā)布時間:2019-12-09 | 作者:吳建強 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 在自然界中約有4000-5000種寄生植物,大約占所有被子植物的1%。旋花科菟絲子屬的菟絲子植物是典型的全寄生植物,約有200個種,它的根和葉片退化,有些完全沒有光合能力,有的仍然保留了極其微弱的光合作用,必須依靠寄主才能存活。菟絲子可將自己的莖纏繞在寄主的莖上,并產(chǎn)生吸器侵入到寄主的莖內(nèi),并將自己的木質(zhì)部與寄主的木質(zhì)部相連,韌皮部與寄主的韌皮部相連,從而與寄主建立維管束的聯(lián)系。目前的研究表明菟絲子能通過這種維管束通道從寄主獲得水分和營養(yǎng)等生長所需物質(zhì),同時一些大分子物質(zhì),例如病毒,植原體,RNA以及次生代謝產(chǎn)物也能通過這種維管束的連接,在寄主與菟絲子間進行交流,但是目前對于菟絲子與寄主間轉(zhuǎn)運蛋白的研究還十分缺乏。 近日,中國科學院昆明植物研究所功能基因組學與利用團隊吳建強課題組報道了寄生植物菟絲子與寄主間大規(guī)模的蛋白質(zhì)交流。寄主和菟絲子的蛋白質(zhì)組測序結(jié)果顯示,幾百種到超過1500種的蛋白質(zhì)能在寄主和菟絲子間進行交流,而且上百個轉(zhuǎn)運蛋白還能被傳輸和積累到菟絲子與寄主的種子中。自然界中,菟絲子經(jīng)??梢詫⒉煌募闹魍瑫r連接起來,研究發(fā)現(xiàn),不同寄主間超過七百個蛋白質(zhì)能通過菟絲子“通道”進行長距離運輸。通過利用質(zhì)譜信號估算,至少11.5%的蛋白質(zhì)在到達受體植物后還能保持至少50%的蛋白量。此研究還利用多個報告蛋白證明,很可能多數(shù)轉(zhuǎn)運蛋白質(zhì)在經(jīng)過長距離運輸?shù)竭_受體植物后仍保有其生物學功能,且可能對受體植物的生長發(fā)育及抗逆性產(chǎn)生影響。 該研究首次證明了植物-植物間能進行大規(guī)模的蛋白質(zhì)交流。由于菟絲子能夠同時寄生不同科屬的植物,因此同源蛋白以及某些科和屬特異的蛋白能夠跨科跨屬直接轉(zhuǎn)運,從而可能使受體植物獲得嶄新的性狀。本研究對了解植物間相互作用的分子機制有較重要意義,也為植物體內(nèi)物質(zhì)(包括信號)的長距離運輸?shù)难芯刻峁┝诵乱暯呛托碌难芯糠椒ā?/span> 該研究成果于2019年12月5日以“Extensive inter-plant protein transfer between Cuscuta parasites and their host plants”為題在Molecular Plant雜志上在線發(fā)表。中國科學院昆明植物研究所的吳建強研究員為論文的通訊作者,博士研究生劉念為論文第一作者。該研究得到了中科院先導(dǎo)B項目、國家自然科學基金項目、中國科學院國際合作項目等經(jīng)費的支持。
圖1. 南方菟絲子(Cuscuta campestris)生長于寄主野生番茄(Solanum pennelli)上。
圖2. 五種不同大小的融合蛋白eGFP-GUS、GUS、LUC、eGFP、AOS-FLAG可從擬南芥轉(zhuǎn)運到菟絲子莖中。 (責任編輯:李雪)
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