新規な植物タンパク質ジスルフィドイソメラーゼがトマトのTYLCVに対する抵抗性応答に関与していることを明らかにした

A novel plant protein-disulfide isomerase participates in resistance response against the TYLCV in tomato.

• Tong Li
• Ya-Hui Wang
• Ying Huang
• Jie-Xia Liu
• Guo-Ming Xing
• Sheng Sun
• Sen Li
• Zhi-Sheng Xu
• Ai-Sheng Xiong

抄録

主な結論:

SlPDIの過剰発現またはサイレンシングは、植物の抗酸化能力を増強または減少させることにより、植物のTYLCVに対する抵抗性または感受性を増加させる可能性がある。様々な作物に感染し得る植物ウイルスであるトマト黄葉カールウイルス（TYLCV）は、トマトの成長に対して特に破壊的である。タンパク質ジスルフィドイソメラーゼ（PDI）は、チオレドキシン（Trx）スーパーファミリーのメンバーであり、タンパク質のジスルフィド結合の形成および不均一性を触媒し、誤って折り畳まれたタンパク質の凝集を抑制することができる。これまでの研究で、PDIが植物の生物ストレス応答に重要な役割を果たしていることが示されているが、生物ストレス、特にTYLCV感染に対するPDIの機能についての研究報告はない。ここでは、トマトのPDI遺伝子であるSlPDIが、トマト植物のTYLCVに対する抵抗性を制御することを明らかにした。細胞内局在解析の結果、SlPDIは小胞体（小胞体）に位置し、その位置はTYLCVウイルス感染後も変化しなかった。SlPDIの過剰発現またはサイレンシングは、植物のTYLCVに対する抵抗性や感受性を高める可能性があることが示唆された。SlPDIを過剰発現させたトランスジェニック植物は、TYLCVに感染した後、過酸化水素（HO）レベルが低下し、スーパーオキシドディスムターゼ（SOD）およびペルオキシダーゼ（POD）の活性が高いことから、WT植物と比較して抗酸化活性が向上した。さらに、SlPDIサイレンシングを行った植物では、反対の結果が得られた。プロモーター解析の結果、SlPDIはサリチル酸（SA）に対する応答に関与していることが示され、また、我々の実験結果は、SlPDIの発現レベルがSAによって誘導されることを示していた。以上の結果から，SlPDIは，ERのタンパク質フォールディング機能を高め，抗酸化関連タンパク質の合成とコンフォメーションを促進することで，植物のTYLCVに対する抵抗性を制御していることが示唆された。

MAIN CONCLUSION: Overexpression or silencing of the SlPDI could increase plants resistance or sensitivity to TYLCV through enhancing or reducing the plant's antioxidant capacity. Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV), a plant virus that could infect a variety of crops, is particularly destructive to tomato growth. Protein disulfide isomerase (PDI) is a member of the thioredoxin (Trx) superfamily, is capable of catalyzing the formation and heterogeneity of protein disulfide bonds and inhibiting the aggregation of misfolded proteins. Studies have shown that PDI plays important roles in plant response to abiotic stress, there is no research report on the function of PDI in response to biotic stress, especially TYLCV infection. Here, we identified a tomato PDI gene, SlPDI, was involved in regulating tomato plants resistance to TYLCV. Subcellular localization results showed that SlPDI was located at the endoplasmic reticulum (ER), and its location remained unchanged after infection with TYLCV virus. Overexpression or silencing of SlPDI could increase plants resistance or sensitivity to TYLCV. Transgenic plants that overexpressing SlPDI exhibit enhanced antioxidant activity evidenced by lower hydrogen peroxide (HO) level and higher activity of superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD) in comparison with WT plants, after infected by TYLCV. Moreover, the SlPDI-silencing plants showed opposite results. The promoter analyzes result showed that SlPDI was involved in response to salicylic acid (SA), and our experimental results also showed that the expression level of SlPDI was induced by SA. Taken together, our results indicated that SlPDI could regulate plant resistance to TYLCV through enhancing the protein folding function of ER and promoting the synthesis and conformation of antioxidant-related proteins.