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病原菌によるpH変化が植物の成長防御バランスを制御する
Pathogen-induced pH changes regulate the growth-defense balance in plants.
PMID: 31736111 PMCID: PMC6912046. DOI: 10.15252/embj.2019101822.
抄録
生物の環境適応は、外部からのシグナルへの迅速な認識と応答に依存しており、これが発育の変化につながる。植物の細胞の成長は、細胞壁のリモデリングに強く依存している。しかし、細胞壁に関連した生物学的刺激の感知、および成長と防御応答を調整する下流のメカニズムについては、ほとんど知られていない。我々は、生物学的ストレスに応答して形質膜全体の絶対的なpH変化を決定するために、遺伝的にコード化されたpHセンサーを生成した。その結果、リン酸化に基づくプロトンポンプ活性化によるアポプラティックな酸性化は、真菌Fusarium oxysporumに応答して直ちにセルロース合成と細胞増殖を減少させ、さらに真菌の病原性に直接的な影響を与えた。さらに、pH はセルロースの構造に影響を与えるようである。これらの効果はすべて、植物の成長と防御のネクサスにあるCOMPANION OF CELLULULOSE SYNTHASEタンパク質に依存していた。このように、私たちの発見は、植物のバイオマス生産、免疫、pH制御の間に顕著な関係があることを示しており、植物の成長と防御のバランスを調査する能力を向上させています。
Environmental adaptation of organisms relies on fast perception and response to external signals, which lead to developmental changes. Plant cell growth is strongly dependent on cell wall remodeling. However, little is known about cell wall-related sensing of biotic stimuli and the downstream mechanisms that coordinate growth and defense responses. We generated genetically encoded pH sensors to determine absolute pH changes across the plasma membrane in response to biotic stress. A rapid apoplastic acidification by phosphorylation-based proton pump activation in response to the fungus Fusarium oxysporum immediately reduced cellulose synthesis and cell growth and, furthermore, had a direct influence on the pathogenicity of the fungus. In addition, pH seems to influence cellulose structure. All these effects were dependent on the COMPANION OF CELLULOSE SYNTHASE proteins that are thus at the nexus of plant growth and defense. Hence, our discoveries show a remarkable connection between plant biomass production, immunity, and pH control, and advance our ability to investigate the plant growth-defense balance.
© 2019 The Authors. Published under the terms of the CC BY NC ND 4.0 license.