New Phytologist | 浙江大学师恺教授团队发现新的G蛋白介导的光强响应防御系统

植物所处的环境中，光是最重要的信号之一。植物不仅通过光合作用驱动生物量的产生，而且在寄主抵御病原体方面起着至关重要的作用。虽然已有很多线索表明植物防御和系统获得性抗性都受到光强影响。低光强环境下植物的易感性仍然没有很好的解释，光强如何影响植物与病原体之间的相互作用仍然困扰着我们。

2022年7月5日，浙江大学园艺学院师恺教授团队在New Phytologist在线发表了题为“Glucose sensing by regulator of G protein signaling 1 (RGS1) plays a crucial role in coordinating defense  in response  to environmental variation in tomato”的研究论文，研究发现了新的光强度响应防御系统，该系统由Glc-RGS1-G蛋白信号通路介导。研究结果将为未来研究植物细胞如何在不同环境中感知胞外糖、调节防御系统以及提高逆境抗性提供依据。

作者首先确定了番茄在弱光下对DC3000更感病的表型，在分析接种后12小时的表达谱时发现与防御相关的标记基因BHLH（转录因子）和UDP-葡萄糖转移酶（UTG）在弱光条件下的表达显著降低，真空环境下的番茄依然对DC3000更感病，表明存在独立于气孔途径的光强调节通路且活性氧积累并没有显著提高抗性。

随后作者使用质外体流体提取方法比较弱光和接种DC3000条件下Glc的含量，表明在光强依赖的防御反应调节中，质外体Glc水平降低，并且外源处理Glc可以进一步提高番茄在弱光下的活性氧爆发，表明Glc可能在番茄对PST DC3000的弱光诱导敏感性中起关键作用。

既然Glc在调节光强依赖的防御中起重要作用，且弱光下质外体Glc变化显著，已有研究中只有位于质膜上的RGS1蛋白能够感知质外体Glc。作者验证了RGS1确实可以在质膜上特异性结合Glc。

随后，为了阐明RGS1在光强免疫中的作用机制，作者鉴定了RGS1的突变体，发现rgs1增强了植物免疫，负调节番茄的抗病能力，是弱光下Glc调节植物免疫所必须的，但是该途径不依赖SA与JA的信号转导。在分析RGS1的细胞学功能时发现，Glc可以诱导RGS1内吞。

进一步挖掘RGS1介导的光强免疫信号通路发现，RGS1与G蛋白GPA1互作，且GPA1响应Glc诱导，导致RGS1-GPA1和下游的GPA1-SLGB1（GPA1-Gβ）相互解离，GPA1负调控而SLGB1正调控光强依赖的防御反应。

ACKNOWLEDGEMENTS 

博士研究生王娇为文章第一作者，本课题得到了国家重点研究发展计划(2018YFD1000800)、浙江省自然科学基金(LR19C150001)、浙江省重点研究发展计划(2021C02040)、国家自然科学基金(32172650)和浙江大学上海高等研究院繁星科学基金(SN-ZJU-SIAS-0011)的资助。

文章链接：

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.18356

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