全 文 ：植物生理学报 Plant Physiology Journal 2014, 50 (6): 741~748　　doi: 10.13592/j.cnki.ppj.2014.0141 741
收稿 2014-04-01　　修定 2014-04-30
资助 国家自然科学基金(31272167)和大连理工大学大学生创新
创业项目(201410141292)。
* 通讯作者(E-mail: luanyush@dlut.edu.cn; Tel: 0411-
84706356)。
miR482介导的植物生物胁迫响应
肖裕, 栾雨时*
大连理工大学生命科学与技术学院, 辽宁大连116024
摘要: 植物在生长发育过程中会遇到各种生物胁迫, 根据响应过程的不同, 可将之分为基于蛋白质的生物胁迫和基于RNA
的生物胁迫。miR482是一种植物特有的、已在23个物种中被证实存在的小RNA。miR482参与指导植物次级phasiRNA的
合成, 其主要靶标为植物庞大的NBS-LRR类家族抗病基因。本文通过整理近年来ETI (effector-triggered immunity)相关的
NBS-LRR类抗病基因和抗RNA沉默抑制相关miR482级联调控的研究成果, 总结出了miR482介导植物两类生物胁迫响应的
调控机制。
关键词: miRNA; 靶基因; NBS-LRR; 级联调控; 生物胁迫
MiR482 Mediates the Biotic Stress Response of Plant
XIAO Yu, LUAN Yu-Shi*
School of Life Science and Biotechnology, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116024, China
Abstract: Plants suffer a variety of biotic stress in their process of development and growth. According to dif-
ferent response principles, we can divide them into protein-based biotic stress and RNA-based biotic stress. The
miR482, targeting gene is NBS-LRR gene, is a group of plant-specific miRNA which has been confirmed to be
distributed in 23 species. Besides, miR482 is participated in the guidance for the biosynthesis of secondary pha-
siRNA. In this paper, we summarize a regulatory mechanism of miR482 cascading the biotic stress response of
plant through the consideration of two study aspects, the NBS-LRR resistance gene related to ETI (effector-trig-
gered immunity) and the regulatory cascade mechanism related to counter RNA silencing suppressor of
miR482.
Key words: miRNA; target gene; NBS-LRR; regulatory cascades; biotic stress
植物生长过程中总是不可避免地遭受到各类
病原体的侵袭, 并因此造成不同程度的损失。人
们对植物基于蛋白质和基于RNA的两类生物胁迫
响应的研究表明: 植物依靠自身不断进化着的防
御系统抵抗病原体入侵, 病原体依靠自身不断进
化着的侵染途径破坏植物的抗病防御, 这是植物
与病原体基因组相互博弈的恒定主题(Pumplin和
Voinnet 2013)。
MicroRNA (miRNA)是真核细胞中一类内源
性非编码蛋白基因转录后 , 具茎环结构的单链
RNA (ssRNA)的5′或3′臂端加工修饰形成的单链
RNA小分子(Bartel 2004), 长20~24个核苷酸(nt)。
小干扰RNA (small interference RNA, siRNA)是真
核细胞中一类保守性双链RNA (dsRNA), 来源于与
其靶基因同源的dsRNA。如外源转座子基因或病
毒基因转录形成的异常dsRNA, 内源基因双向转
录而形成部分互补、RNA链自我互补或因RNA链
复制作用而形成的dsRNA等。植物miRNA与其内
源靶基因的互补程度较高 , 以指导切割靶基因
mRNA的方式造成内源基因的沉默, 也可通过抑制
翻译调控基因的表达(Voinnet 2009)。植物siRNA
可引起与其同源的m R N A降解 , 以R N A干扰
(RNAi)方式造成内源或外源靶基因的沉默。植物
siRNA可跨细胞运输并建立梯度, 在协助并加强
miRNA的功能上发挥着重要的作用(Chitwood等
2009)。miRNA对靶基因的切割沉默机制与siRNA
对靶基因的干扰沉默机制均是植物在进化过程中,
为应对生物胁迫等情况而产生的一系列复杂调控
机制在代谢生理及分子水平上的体现。
miRNA自被发现以来, 人们已逐步认识到其
在植物的形态建成、生长发育、信号转导及逆境
植物生理学报742
胁迫响应中的一些功能特性。更重要的一点是,
miRNA在植物生物胁迫响应中的作用近年来也逐
渐受到了人们的关注(吕帝瑾等2013)。我们在番
茄上的研究恰好表明, miR482与植物生物胁迫响
应关系密切, 其主要靶标是NBS-LRR类抗病基因
(孙广鑫等2014)。基于已有的miR482与其靶标的
研究成果, 本文综述了miR482介导植物两类生物
胁迫响应的调控机制。
1 NBS-LRR类抗病基因概述
NBS-LRR类基因家族的数量约占植物体内抗
病基因(Resistance基因, R基因)总量的四分之三
(Xu等2005), 是数量最大的抗病基因家族。NBS-
LRR类基因编码的蛋白是一类包括细胞膜内的核
酸结合位点(nucleotide-binding site, NBS)和细胞膜
外富含亮氨酸重复(leucine-rich repeat, LRR)结构
域C端的跨膜受体蛋白, NBS-LRR类基因因此得
名。根据NBS-LRR类基因编码蛋白的N端是否含
白细胞介素受体(tollinterleukin-1 receptor, TIR), 该
类基因可再分为TNL类基因(TIR-NBS-LRR)和非
TNL类基因(non-TNL)。NBS-LRR类跨膜蛋白的N
端各类结构域, TIR结构域(Martin等2003; Kobe和
Kajava 2001)、CC (coiled coil)结构域(Ade等
2007)、LZ (leucine-zipper)结构域等, 与C端LRR结
构域(Wang等2004)均可代表执行对病原体蛋白的
识别功能; 根据对动物蛋白中NBS结构域的研究,
通常认为NBS-LRR类基因的NBS结构域是催化核
苷酸结合与水解的部位, 它可与ATP或GTP结合,
与能量的产生有关。
物种体内能引起阶段小干扰RNA (phased
small interference RNA, phasiRNA)合成的基因称
为PHAS基因(Zhai等2011)。Shivaprasad等(2012)发
现番茄中miR482能引起次级phasiRNA的合成, 这
些次级phasiRNA的序列能与miR482指导切割的某
些NBS-LRR类基因mRNA序列相匹配。由此, 可将
被miR482指导切割后能引起phasiRNA合成的这些
NBS-LRR类基因称为pNL基因(phasi-NBS-LRR), 将
余下的不能引起phasiRNA合成的NBS-LRR类基因
称为非pNL类基因(non-pNL)。pNL基因通常占植
物体内PHAS基因的一定数量, 如蒺藜苜蓿的112个
PHAS基因座位中pNL占79个、大豆的41个PHAS
基因座位中pNL占13个。已有大量TNL基因与CNL
(CC-NBS-LRR)基因被证明是pNL基因(Zhai等
2011)。
2 miR482概述
miRBase 20版数据库(http://www.mirbase.org)
记录了目前已发现的miR482家族各成员信息。自
Lu等(2005)报道了毛果杨(Populus trichocarpa)中
的miR482 (ptc-miR482a)以来, 人们陆续在火炬松
(Pinus taeda) (Lu等2007, 2008)、大豆(Glycine
max) (Subramanian等2008)、葡萄(Vitis vinifera)
(Jaillon等2007)、苹果(Malus domestica) (Are-
nas-Huertero等2009)、菜豆(Phaseolus vulgaris)
(Arenas-Huertero等2009)、蒺藜苜蓿(Medicago
truncatula) (Devers等2011)、番茄(Solanum lycop-
ersicum) (Mohorianu等2011)等23种植物(双子叶19
种、单子叶 1种、裸子植物 3种 )中发现了
miR482。miR482与植物生长发育关系密切, 但在
不同植物种类及组织器官中的表达量存在差异。
Shivaprasad等(2012)的研究表明 , 茄科植物中
miR482的表达量普遍高于其他物种; Li等(2010)发
现miR482在大豆的根、茎、叶、花、幼荚、种子
中均有表达, 但在茎中最高。
截止目前, 已发现23种植物体内的MIR482基
因转录总共可得到63种前体, 仅前体ptc-miR482a
的3 ′臂端经不同加工方式就可分别得到两种
miR482变体——ptc-miR482a.1和ptc-miR482a.2,
其余6 2种前体的3 ′臂端经加工后各得到一种
miR482-3p (通称miR482); 这62种前体中有21种前
体的5′臂端可同时加工得到miR482-5p (此时, 与其
来自同一前体的miR482-3p不可简称为miR482),
故miR482家族共有85个成员。就miR482成员在物
种中的分布来看, 有5个物种中只发现了一个成员,
余下的18个物种中发现了多个成员。目前miR482
成员数最多的植物是桃(Prunus persica), 其体内含
有10个成员(4个为miR482-5p)。就miR482的碱基
顺序来看, 多数成员具有其自身唯一的序列, 但也
有2~4个成员共享同一种序列的情况; 因此, 85个
成员共拥有67种序列形式。就miR482的序列长度
来看, 它们分布在17~24 nt之间, 其中, 24 nt的有2
个成员, 1种序列形式; 22 nt的有56个成员, 42种序
列形式; 21 nt的有17个成员, 16种序列形式; 20 nt
的有7个成员, 5种序列形式; 23、19、17 nt的各有
肖裕等: miR482介导的植物生物胁迫响应 743
1个成员, 1种序列形式。
狭义的miR482仅指miR482-3p , 人们对
miR482-5p的研究较miR482-3p少, 一般认为它执
行与miR482-3p不同的功能。本文所描述的功能
特性主要是对m i R 4 8 2 - 3 p的研究。植物体内
miRNA成功的靶标反应, 需要自身残基与靶标间
高度互补(Mallory和Bouché 2008), 使miRNA能指
导RNA诱导沉默复合物(RNA induced silencing
complex, RISC)对靶基因进行切割, 造成靶标基因
的沉默(Bartel 2004; Voinnet 2009)。研究表明, 某
些保守性靶标NBS-LRR类基因P-loop结构末端编
码最后3个氨基酸残基GKT的核苷酸, 可被miR482
起始的7个核苷酸识别, 是miR482的主要结合区域
(Zhu等2013), 近年来多数实验均证实miR482的主
要调控靶标是NBS-LRR类基因。植物被各类病原
体侵染后, 可发现体内miR482的表达量降低, 靶标
NBS-LRR类蛋白的表达量升高。这一点已在病毒
性病原体芜菁皱缩病毒TCV (Turnip crinkle vi-
rus)、黄瓜花叶病毒CMV (Cucumber mosaic vi-
rus)、烟草脆裂病毒TRV (Tobacco rattle virus)
(Shivaprasad等2012), 细菌性病原体丁香假单胞菌
(Pseudomonas syringae) (Shivaprasad等2012)、慢
生根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum) (Li等2010),
真菌性病原体棉花黄萎病菌(Verticillium dahlia)
(Zhu等2013)等侵染植物的过程中得到了证实。
3 miR482抗病级联调控机制
miRNA作为一类重要的内源性调节小分子,
其介导的基因沉默通常是一个简单的负调控开关,
当MIRNA基因处于激活状态时, 其靶标基因即处
于沉默状态。miR482家族中的某些成员仅以non-
pNL类基因为靶标, 它们仅负责调节具有特定抗病
功能的该类NBS-LRR蛋白的表达。而miR482家族
中的更多成员是作为miRNA触发子(miRNA trig-
gers), 除介导其一级靶标pNL类基因的沉默外, 还
会以双作用靶点(two-hit) (Allen和Howell 2010)模
式引发pNL基因双链RNA序列3′端次级phasiRNA
的生物合成, 通过phasiRNA对二级的大量靶基因
进行沉默调控(MacLean等2010)。这种以双作用靶
点模式指导次级siRNA合成的特性, 通常是22 nt
miRNA所独具的功能(Chen等2010; Cuperus等
2010)。miR482的这种参与指导次级phasiRNA合
成后对两级大量靶基因同时进行沉默调控的机制,
文献上称之为regulatory cascades (MacLean等
2010), 现将之译为级联调控。
3.1 级联调控的第一阶段
植物体内的MIR482基因的转录过程与其他
MIRNA基因相同。通过RNA聚合酶II转录产生具
有茎环结构的pri-miRNA, 再经由类RNA聚合酶III
即SE (C2H2锌指蛋白serrate)-DCL1 (dicer-like酶1)-
HYL1 (双链RNA结合蛋白hyponastic leaves 1)复合
体切割形成前体miRNA (miRNA precursor)或者称
为pre-miRNA (Kurihara和Watanabe 2004), 前体
m i R N A再次被该复合体切割 , 产生m i R -
NA-3p::miRNA-5p的二聚体结构(Reinhart等
2002)。
图1是我们整理绘制的miR482介导植物两类
生物胁迫响应的模式, 由该图的miR482级联调控
部分可见, 当miR482-3p::miR482-5p二聚体在植物
外运蛋白直系同源物5 (plant homolog of expor-
tin-5) HASTY的作用下从细胞核转运到细胞质时
(Park等2005), 该二聚体作为级联调控的起始子,
将激活RNA依赖的RNA酶6 (RNA-dependent RNA
polymerase, RDR6) (Manavella等2012)。RDR6促
使miR482的靶标pNL类基因mRNA转变成长的双
链RNA (Chen等2010; Cuperus等2010)。与此同时,
二聚体解旋释放出成熟的miR482, 在HYL1、
HEN1 (S-腺苷甲硫氨酸依赖的甲基转移酶)及DCL
的协助下与AGO1蛋白等组成RISC。随后, 成熟的
miR482会与靶标pNL类基因mRNA上的互补位点
发生配对(Bartel 2004), 并指导DCL蛋白对双链长
pNL mRNA靶标的第9或第10位点进行切割(Axtell
等2011; Shivaprasad等2012), 造成pNL类基因的沉
默, 这可视为级联调控的第一阶段。
3.2 级联调控的第二阶段
miR482指导切割造成pNL类基因沉默的同时,
双链长pNL mRNA会从初始切割位点开始, 依次合
成许多次级siRNA, 其中绝大部分长度为21 nt
(Chen等2007)。这些次级siRNA依功能与形态被
描述为阶段间隔子(phased intervals), 故它们也被
称为phasiRNA (Zhai等2011)。miR482引起合成的
phasiRNA开启了级联调控的第二阶段, 它们的作
用机制与一般的miRNA相似, 将分别与AGO7蛋白
植物生理学报744
结合形成RISC, 执行对多个植物抗病相关基因靶
标进行沉默调控。由于植物内源siRNA通常作用
于其同源基因的沉默, 而phasiRNA作用于非同源
基因的沉默, 根据这种反式(trans-)作用特性(Allen
等2005; Rajagopalan等2006), 它们也被称为ta-siR-
NA (trans-acting small interference RNA)。
Shivaprasad等(2012)已证实番茄中miR482引起合
成的phasiRNA的部分靶标为NBS-LRR类基因, Zhai
等(2011)也证实蒺藜苜蓿中miR482引起合成的
phasiRNA的绝大部分靶标为NBS-LRR类基因。因
此miR482级联调控的主要二级靶标也是NBS-LRR
类基因。
4 miR482介导植物两类生物胁迫响应机制
4.1 NBS-LRR类蛋白与基于蛋白质的植物生物胁
迫响应
实验发现, 过表达NBS-LRR类基因的植物即
使在没有被病原体侵染的情况下, 也持续地表现
出抗病激活症状(Tian等2003; Palma等2010)。人们
目前普遍认为, 植物体内部分NBS-LRR类抗病蛋
白在植物抵御生物胁迫的信号转导过程中, 会作
为受体蛋白介导对病原体编码效应蛋白(effector)
中的一类无毒效应蛋白Avr (avirulence)的直接或
间接的识别(程曦等2012), 引起植物抗性反应, 起
到触发植物对病原体特异的内源ETI (effector-trig-
gered immunity)的作用(Jones和Dangl 2006)。NBS-
LRR类蛋白的抗病功能较为广泛, 即使植物体内不
存在可被识别的Avr, 植物也会通过NBS-LRR类蛋
白的表达来增强其自身的免疫能力(Pumplin和
Voinnet 2013)。为阐明NBS-LRR类蛋白与植物免
疫的关系, 现将植物基于蛋白质(R蛋白)的生物胁
迫响应机制描述如下。
如图1所示, 病原体入侵植物后, 一些非特异
性胞外非毒性分子被带至植物体内。植物通过位
于膜上的模式识别受体蛋白PRR (pattern-recognition
图1 miR482介导的植物两类生物胁迫响应模式图
Fig.1 The model of miR482 mediates the two classes of biotic stress response of plant
AGO: argonaute; Avr: avirulence; DCL: dicer-like; ETI: effector-triggered immunity; PAMP: pathogen-associated molecular patterns, 病
原体关联的分子模式; PRR: pattern-recognition receptors, 模式识别受体; PTI: PAMP-triggered immunity; RDR: RNA-dependent RNA poly-
merase, RNA依赖的RNA聚合酶; RISC: RNA induced silencing complex, RNA诱导沉默复合物; TGS/PTGS: transcriptional/post-transcription-
al gene silencing, 转录水平/转录后水平基因沉默; VSR/BSR/PSR: viral/bacterial/phytophthora-encoded suppressors of RNA silencing, 病毒/细
菌/疫霉RNA沉默抑制蛋白。
肖裕等: miR482介导的植物生物胁迫响应 745
receptors), 监控这些分子的行为模式(pathogen-as-
sociated molecular patterns, PAMP) (Zipfel等2004),
激活植物的防御系统并触发植物PTI (PAMP-trig-
gered immunity) (Jones和Dangl 2006; Postel和Kem-
merling 2009)。PAMP相关的分子在病原体中广泛
存在, 不具有特异性: 如细菌中的鞭毛蛋白(flagel-
lin)、翻译延伸因子(EF-Tu)、脂多糖(lipopolysac-
charide, LPS)和肽聚糖(peptidoglycan), 真菌中的多
聚半乳糖醛酸内切酶、木聚糖酶、几丁质(chitin)
和麦角固醇(ergosterol), 卵菌中的β-葡聚糖和转氨
酰胺酶等(Naito等2008; van de Veerdonk等2008; 高
明君和何祖华2013)。PTI广谱、稳定、持久, 是植
物抵抗病原菌的第一道基础性屏障。部分病原体
已进化出应对PTI的抗防御机制, 以分泌多样性具
毒因子, 即效应蛋白用以抑制PTI (Shan等2008)。
效应蛋白通常具有病原体特异性 , 植物将依靠
NBS-LRR类受体蛋白加以识别, 并触发植物ETI
(Jones和Dangl 2006), 这可作为植物应对病原体的
抗-抗防御机制。在自然选择作用下, 病原微生物
可能再次进化出新的效应蛋白以避开ETI, 而植物
又会进化出新的NBS-LRR类蛋白来再次触发ETI
(Jones和Dangl 2006)。因此, NBS-LRR类基因是一
类随病原体基因组进化而进化的庞大基因家族。
与通常具毒性的效应蛋白不同, 由于NBS-LRR类
受体蛋白所识别的病原体特异的效应蛋白能引起
强烈的ETI而被清除, 因而对植物无害, 故这类效
应蛋白被命名为Avr (Pumplin和Voinnet 2013)。
ETI通过积累抗病蛋白、将之分泌至病原体所侵
染部位, 引起局部过敏性细胞死亡反应(hypersensi-
tive cell death response, HR)等一系列步骤完成植
物对病原体最终的驱逐(Pumplin和Voinnet 2013)。
4.2 miR482与基于RNA的植物生物胁迫响应
与植物依靠蛋白质进行生物胁迫响应的古老
机制相似, 依靠RNA沉默途径抵抗外源核酸, 如病
毒、活性转座元件的侵染, 是植物基于RNA的生
物胁迫响应机制(Voinnet 2005)。病毒、细菌、疫
霉菌等病原体入侵植物后, 外源核酸在植物体内
增殖带来的dsRNA会被植物加工成siRNA, 后者将
指导对外源核酸进行转录水平或转录后水平的基
因沉默(transcriptional gene silencing, TGS;
post-transcriptional gene silencing, PTGS) (Pumplin
和Voinnet 2013)。据Pumplin和Voinnet (2013)的报
道, 病毒入侵后外源核酸在植物体内扩增带来的
dsRNA将诱发VAMP (virus-associated molecular
pattern; 属PAMP的一种), 被植物DCL识别后加工
成vsiRNA (virus-derived small interfering RNA)。
同理, 细菌、疫霉菌入侵植物后, 相关dsRNA也可
能相应诱发BAMP (bacterial-associated molecular
pattern)和PhAMP (Phytophthora-associated molecu-
lar pattern)。这类植物对外源基因的沉默调控机
制, 正是植物体通过miRNA和siRNA对内源基因沉
默调控机制(如miR482沉默NBS-LRR类基因)的起
源(Ding和Voinnet 2007)。
如图1所示, 为了抵抗植物RNA沉默防御, 大
多数病原体进化出抗防御分子, 即表达毒性RNA
沉默的抑制蛋白, 通过干扰TGS/PTGS等过程来抑
制植物对自身基因的沉默(Voinnet 2005), 这些蛋
白依据不同的病原体分别被称为VSR (viral sup-
pressors of RNA silencing)、BSR (bacterial suppres-
sors of RNA silencing)、PSR (Phytophthora-encod-
ed suppressors of RNA silencing) (Pumplin和Voinnet
2013)。相应地, 为抵抗病原体的RNA沉默抑制作
用, 植物进化出抗VSR/BSR/PSR防御, 以此作为
抗-抗防御途径。目前已有多种抗VSR/BSR/PSR
防御机制被揭示。Feng和Chen (2013)最近的实验
表明, 番茄体内的一些miRNA-5p (如sly-miR482-
5p)可干扰黄瓜花叶病毒(CMV)多种VSR蛋白的表
达, 从而参与番茄的抗VSR防御。Du等(2011)研究
发现, 水稻条纹病毒(rice stripe virus, RSV)感染后
的植株体内可检测出多种miRNA与siRNA, 表明小
RNA在植物生物胁迫响应中的作用可能也与抗
VSR防御有关。
此外, Shivaprasad等(2012)发现病原体RNA沉
默抑制蛋白可使miR482的表达量降低, NBS-LRR
类基因表达量增加, 当他们使用无法分泌BSR蛋白
(Navarro等2008)的突变病原体侵染番茄时, 未观察
到miR482的响应。由于miR482级联调控对两级内
源基因的沉默机制与植物对外源基因的沉默机制
本质上是相似的, 因此可以推测病原体沉默抑制
蛋白除了解除植物对外源基因的沉默外, 还可能
同时解除了miR482对内源NBS-LRR类基因的沉默,
继而引发了植物免疫反应。基于对比实验的结果
植物生理学报746
及沉默机制同源性的分析 , Pumplin和Voinnet
(2013)、Shivaprasad等(2012)均将miR482级联调控
看作是植物的抗VSR/BSR/PSR防御途径之一。
4.3 miR482介导的植物生物胁迫响应
在过去很长一段时间内, 人们都认为前述植
物抵御生物胁迫的两类响应——以蛋白质为基础
的抗病免疫机制和以RNA为基础的抗病沉默机制
之间是相互独立的, 但最近已有越来越多的研究
表明两者之间是紧密联系的(Li等2012), 某些R蛋
白可监视VSR/BSR/PSR蛋白的行为, 并因此而触
发ETI (van der Hoorn和Kamoun 2008)。通过对
miR482级联调控的分析可发现, miR482同样将两
类响应很好的联系了起来, miR482介导的植物两
类生物胁迫响应模式图展示了一个以miR482为中
心的信号通路。依据该信号通路所示的植物生物
胁迫响应机制, 可推知植物基于RNA的抗VSR/
BSR/PSR防御的结果, 不单可以解除VSR/BSR/
PSR蛋白的抑制作用, 增强植物对病原体基因的沉
默, 还可以将防御过程引入防御作用更强的基于
蛋白的免疫途径。根据植物是否受到病原体侵染
的不同, 可分两种情况描述该机制。
以NBS-LRR类基因为基础的抗病ETI是非常
高效的, 并且ETI异常地被激活或异常地持续响应,
对植物体的健康是不利的、以至于是致命的
(Pumplin和Voinnet 2013); 因此当植物未受病原体
侵染时, 植物会选择通过miR482级联调控使体内
大部分NBS-LRR类基因处于沉默状态, 确保多样性
抗病蛋白的表达维持在一个较低的水平。Zhai等
(2011)认为, 植物通过miR482调控pNL的表达就可
使大范围的NBS-LRR类基因处于沉默或者失活的
状态, 与动物体内Xist非编码RNA造成X染色体失
活的现象(Duret等2006)异曲同工。植物的这种调
节机制会带来两个显而易见的好处, 其一是未感
染状态下, 抗病蛋白的低水平表达可减轻植物的
负担, 使植物有更多的精力进行正常的生长发育;
其二是当感染发生时, 只需要下调miR482的表达,
就可立即激活抗病蛋白的大量表达, 这可视为植
物对生物胁迫响应的准备使然。
当病原体侵入植物细胞后, 其编码的RNA沉
默抑制蛋白大量产生并被输送到植物细胞内; 这
些沉默抑制蛋白诱使植物miR482的表达量降低,
继而介导pNL生物合成phasiRNA的量减少, 致使
miR482级联调控的两级沉默解除(Navarro等2008)。
被侵染植物细胞内级联调控主要靶标——NBS-
LRR类蛋白被成百或上千倍的翻译, 这些防御相关
蛋白的大量表达, 将使植物的ETI能力进一步增强,
最终指导免疫系统完成对病原体的清除。
由此可知miR482介导的植物生物胁迫响应并
不只针对某几种病原体(Meyers等2005), VSR/
BSR/PSR蛋白诱导miR482级联调控途径的解除,
导致多种NBS-LRR类蛋白的过表达, 使得这种胁
迫响应具有非种族特异性。从蛋白质层面看, 是
因为NBS-LRR类蛋白家族成员分别具有对不同病
原体效应蛋白的识别功能, 可以触发对相应病原
体的ETI; 但从基因层面上看, 是miR482大范围级
联靶向控制N B S - L R R类基因所致 , 这是单一
miRNA介导植物生物胁迫响应具有广谱抗病性的
本因。
5 结语
miR482是一个序列多样化的、广泛存在于双
子叶植物中的miRNA家族, 其主要靶标NBS-LRR
类基因是植物长期应对生物胁迫而进化出的一类
庞大的抗病基因家族, 与植物的ETI相关。miR482
级联调控信号通路将植物两类分子水平的生物胁
迫响应很好地联系在一起, 体现了miR482的重要
作用。尽管该级联调控信号通路中的某些细节还
有待实验验证, 但在目前相关信息较少的背景下,
希望本文所综述的与miR482有关的信号通路能有
助于解决其他网络调控问题, 并促进人们对相关
miRNA的功能研究。
参考文献
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