揭示植物如何發(fā)出危險的警報（2020.3.16 iPlants）

茉莉酸對于植物對真菌和昆蟲的防御反應(yīng)特別重要，植物如何在感知外界刺激，通過茉莉酸信號通路精確地調(diào)控基因的表達(dá)及蛋白修飾等過程，我們?nèi)匀徊皇智宄?020年3月13日，Nature Plants雜志在線發(fā)表了來自美國salk研究所植物大牛Joseph R.Ecker課題組題為“Integrated multi-omics framework of the plant response to jasmonic acid”的研究論文。

該研究表明植物如何響應(yīng)茉莉酸或茉莉酸的新細(xì)節(jié)，生成了植物對JA反應(yīng)的綜合框架，其范圍涵蓋了主要和次級調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子的活確定性，通過基因表達(dá)調(diào)控和可變剪接，到蛋白質(zhì)豐度、蛋白質(zhì)磷酸化和染色質(zhì)重塑的變化，并且預(yù)測JA與其他信號傳導(dǎo)通路的先前未知的交叉點，并確定JA調(diào)控機制的新組成部分。

作為一種重要的植物激素，茉莉酸（Jasmonate，JA）信號調(diào)控了植物生長和防御過程之間的資源分配，在植物應(yīng)對病蟲侵害或其他逆境脅迫過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。其中茉莉酸能COI1被感知，COI1是一種F-box蛋白，在JA感知后靶向JAZ蛋白進行蛋白酶體降解。在缺茉莉酸時，JAZ蛋白是抑制JA途徑的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子的活性，如 MYC2和MYC3，MYC4和MYC5。因此，SCFCOI1-JAZ復(fù)雜嚴(yán)格控制的游離的非阻遏MYCs在JA-依賴性的水平，從而確定響應(yīng)JA的整個轉(zhuǎn)錄調(diào)控。但是，目前我們對植物響應(yīng)JA基因組調(diào)控程序以及更廣泛的植物對環(huán)境刺激響應(yīng)的了解僅通過評估一種或少量成分而受到限制。

該研究先將擬南芥種子在在黑暗中放置三天，然后將植物暴露于茉莉酸2個小時后，使用ChIP-seq確定了MYC2與MYC3在基因組范圍內(nèi)的結(jié)合位點。研究表明MYC2和MYC3調(diào)節(jié)擬南芥基因組中23.2%的基因的潛力，進一步通過RNA-seq確認(rèn)JA調(diào)節(jié)基因的三分之一（843個基因）直接與MYC2或MYC3結(jié)合。因此，該結(jié)果表明JA處理后，大多數(shù)直接由MYC2和MYC3靶向的JA反應(yīng)基因，并上調(diào)轉(zhuǎn)錄，說明MYC2和MYC3主要充當(dāng)轉(zhuǎn)錄激活因子。

為了研究JA誘導(dǎo)的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的程度以及MYC2在該反應(yīng)中的調(diào)控重要性，該研究同樣進行了ChIP-seq分析，以分析組蛋白修飾H3K4me3的全基因組占有率，以及WT和myc2幼苗中的組蛋白變體H2A.Z水平。研究表明JA處理導(dǎo)致染色質(zhì)重新編程，具有數(shù)千個差異豐富的H3K4me3和H2A.Z區(qū)域，并且JA誘導(dǎo)的H3K4me3變化依賴于MYC2。

此外，該研究還顯示確定MYC2的缺失導(dǎo)致JA響應(yīng)蛋白和磷酸化蛋白發(fā)生了實質(zhì)性變化。同時，研究表明MYC2可能影響JA響應(yīng)性選擇性剪接。之后，研究表明MYC2激活了ARF18，而ARF18相互激活了MYC2。另外，MYC2可能通過激活MAP激酶激酶9（MKK9）促進乙烯信號傳導(dǎo)。RGL3是赤霉素（GA）信號的調(diào)節(jié)因子，也存在于MYC2子網(wǎng)內(nèi)。因此，多種信號通路相互作用以協(xié)調(diào)對生長發(fā)育的控制。

最后，該研究的組學(xué)大數(shù)據(jù)都已經(jīng)建好網(wǎng)址，以便相關(guān)研究者的查詢：http：//signal.salk.edu/interactome/JA.php

http：//neomorph.salk.edu/MYC2

綜上，該研究表明JA信號傳導(dǎo)和其他途徑之間可能存在多個串?dāng)_點，說明了JA響應(yīng)過程中轉(zhuǎn)錄交叉調(diào)節(jié)對于調(diào)節(jié)植物感知的正確反應(yīng)的重要性。

論文鏈接：

https：//www.nature.com/articles/s41477-020-0605-7