PCE | 蔬菜花卉研究所甘蓝类蔬菜遗传育种创新团队发表关于氨基酸代谢及转运蛋白在植物-病原体互作中研究进展的综述文章

       氨基酸作为植物主要的氮素运输形式，在细胞分裂、植株形态建成及生理代谢调节等生命活动中发挥关键作用。氨基酸转运蛋白负责氨基酸跨膜运输，通过调节氨基酸稳态，影响植物根系养分吸收、地上部分生长及生殖发育。研究表明，氨基酸与氨基酸转运蛋白协同作用，不仅参与植物生长发育，还为病原体生长提供营养，同时参与植物系统免疫反应，在植物-病原体互作中扮演双重重要角色。

       近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所甘蓝类蔬菜遗传育种创新团队在植物科学领域国际知名期刊Plant, Cell & Environment（一区Top，IF=6.1）在线发表了题为“Amino Acid Metabolism and Transporters in Plant-Pathogen Interactions: Mechanisms and Implications”的综述文章。首先，该综述探讨了谷氨酰胺、脯氨酸、γ-氨基丁酸（GABA），以及赖氨酸代谢途径中的哌可酸（Pip）和N-羟基哌酸（NHP）等相关氨基酸代谢在植物抵抗病原体过程中发挥的关键作用。一方面，这些氨基酸可通过影响氮素再分配和氧化还原平衡相关过程来调控植物免疫反应；另一方面，相关氨基酸及其代谢产物能够作为信号物质，直接参与到植物的抗病过程（图1）。

图1 氨基酸代谢在植物抗病中的作用

       其次，该综述进一步总结了氨基酸转运蛋白在植物-病原体互作中的作用。以LHT1为例，它会影响谷氨酰胺在叶片叶肉细胞中的稳态和氧化还原状态，进而参与植物的防御反应。同时，LHT1还参与运输β-氨基丁酸（BABA）等氨基酸，影响植物的诱导抗性。该综述还探讨了氨基酸转运蛋白在植物-线虫互作中的重要作用（图 2），并讨论了植物-病原体互作中氨基酸与糖转运蛋白间的潜在协同调节关系。最后，本综述提出未来研究聚焦于：一是解析植物对氨基酸的感知机制，明确氨基酸代谢与免疫信号机制的关联；二是探究氨基酸转运蛋白在植物抗病与感病中的作用，包括其对氨基酸营养竞争的调控，解析病原体调控转运蛋白的机制，明确关键转运蛋白的亚细胞和组织定位特征与抗感病的关联，利用前沿技术鉴定关键编码基因。本综述为深入探究氨基酸代谢及运输对植物-病原体互作的调控机制，挖掘介导植物抗病的关键氨基酸及氨基酸转运蛋白提供了重要参考，将有助于抗病新品种的培育。

图2 氨基酸转运蛋白参与植物-线虫互作

       中国农业科学院蔬菜花卉研究所为论文第一单位，博士后姚学辉为第一作者，张扬勇研究员为通讯作者，中国农业大学园艺学院眭晓蕾教授对本文给予了指导。该研究得到了国家资助博士后研究人员计划及中国农业科学院农业科技创新工程的资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pce.15594