Журнал физиологии и патологии растений

Молекулярная биология запрограммированной клеточной смерти, вызванной патогеном, в модельном бобовом растении Medicago Truncatula

  Мд Эхсанул Хак

Растения выработали эффективные механизмы для выживания в изменяющихся условиях окружающей среды, особенно во время заражения патогенами. Ранняя реакция растений на микробные патогены часто сопровождается индукцией активных форм кислорода (ROS) и окислительным взрывом, который приводит к быстрой гибели клеток в месте первичного заражения и вокруг него, реакция, известная как реакция гиперчувствительности (HR). Кроме того, индукция запрограммированной гибели клеток (PCD) у растений считается распространенной реакцией на множество различных типов биотического стресса. В настоящее время имеются убедительные доказательства того, что митохондрия интегрирует разнообразные сигналы клеточного стресса и инициирует путь исполнения смерти у животных; с другой стороны, аналогичное участие митохондрий в регуляции PCD у растений до сих пор не получило должного внимания. В этом исследовании мы сосредоточились на клеточных реакциях у M. truncatula, инокулированных зооспорами оомицета A. euteiches, который является серьезным корневым патогеном для бобовых культур. Используя модель бобового в качестве платформы и A. euteiches для индукции HR, были изучены механизмы, происходящие в растительных клетках в ответ на патогенную инфекцию, особенно в митохондриях, с помощью протеомных инструментов. Наиболее важной частью создания системы инокуляции in vitro было обеспечение контакта между клетками и зооспорами. При микроскопических исследованиях было замечено, что зооспоры контактируют с растительными клетками даже в условиях in vitro . Как и ожидалось, инокулированные клетки показали явное снижение жизнеспособности и уменьшение массы по сравнению с имитирующим контролем. Примечательно, что на 10 hpi и на 20 hpi жизнеспособность клеток снизилась до 72% и 39% соответственно, тогда как в имитирующем контроле жизнеспособность клеток упала только до 88% и 70%. Анализы измерения окислительного взрыва H ₂ O _{2 с зооспорами} A. euteiches на 0 ч, 10 ч и 20 ч вызвали умеренные реакции окислительного взрыва. Максимальные средние значения составили 3,0 мкМ (0 ч), 2,4 мкМ (10 ч) и 1,8 мкМ (20 ч) продукции H ₂ O _2. Интересно, что двойная инокуляция (в '0 ч и 10 ч' и в '0 ч и 20 ч') зооспорами показала продукцию менее 1,0 мкМ H ₂ O _2. На 24 ч после инфицирования очистка митохондрий центрифугированием в градиенте плотности выявила дополнительную субфракцию, расположенную чуть ниже 40% Percoll (митохондриальные обычно содержат 23-40% Percoll). Примечательно, что суперкомплекс I+III ₂ отсутствовал, в то время как комплекс II, цит c 1-1 и цит c 1-2, димерный комплекс III ₂, комплекс IV и комплексы белков порина были менее распространены в гелях BN митохондриальной субфракции по сравнению с гелями ожидаемых фракций. Как и ожидалось, комплексы порина (VDAC), комплекс II, комплекс III, цитохром c 1, комплекс прохибитина V были очень распространены в ожидаемой митохондриальной фракции в отличие от имитатора. В гелях IEF 13 белковых субъединиц имели повышенное содержание на 20 hpi, 24 hpi и 40 hpi, например, комплекс I, комплекс II, комплекс III и белки, участвующие в деградации аминокислот и сворачивании белка. В анализах без геля 13 и 11 белков имели повышенное содержание в инокулированной митохондриальной фракции через 24 ч и через 40 ч соответственно . Наблюдалась схожая картина в содержании белков, как и в гелях BN и в гелях IEF.