CellReports：北京师范大学李杰婕团队揭示胞间连丝钙微区调控植物免疫过程中胞间通讯的分子机制

2025-05-26 06:13阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1273759142

Cell Reports：北京师范大学李杰婕团队揭示胞间连丝钙微区调控植物免疫过程中胞间通讯的分子机制
文章来源：北京师范大学生命科学学院 2025-05-08
2025年5月4日，北京师范大学生命科学学院李杰婕课题组在Cell Reports杂志在线发表题为“ER-PM tether Syt1 limits cell-to-cell connectivity via plasmodesmata during innate immune responses in Arabidopsis”的研究论文。该项研究揭示了内质网-质膜连接蛋白Syt1通过介导PD钙微区的产生，从而调控植物免疫过程中胞间通讯的分子机制。
胞间连丝（Plasmodesmata, PD）是植物特有的共质体转运通道，介导小分子代谢物、蛋白质及RNA的胞间转运，并在植物先天免疫响应中发挥重要的枢纽作用。其结构由贯穿细胞壁的内质网（ER）和相邻细胞的细胞质膜（PM）组成。由于ER形成穿壁的管状结构与两侧PM形成连续的共质体通道，因此胞间连丝也被认为是植物特有的一类ER-PM

接触点。植物感知病原相关分子模式（如细菌鞭毛蛋白多肽flg22）后，会诱导β-1,3-葡聚糖（Callose）在PD处沉积，进而下调PD的通透性。然而，调控该过程的分子机制仍有待深入研究。
研究团队首次在植物中引入超灵敏钙指示剂NEMOm，将其与胞间连丝标记蛋白PDLP1融合，实时捕捉到了胞间连丝局部的钙离子瞬变现象。研究者发现：病原信号发出后，钙信号迅速在胞间连丝处爆发，形成高度局域化的钙信号热点。由于传统钙指示剂如GCaMP6m等的灵敏度限制，植物亚细胞水平的钙信号往往淹没在细胞质的背景噪音中，因此胞间连丝局部的钙信号波动至今仍未被清晰的记录并报道。借助新型钙指示剂工具NEMOm，研究者锁定了内质网-质膜连接蛋白Syt1在其中的核心调控作用。研究发现，Syt1蛋白如同一个“智能开关”，串联起三个关键环节：首先通过C2结构域感知胞间连丝膜上磷脂PI(4,5)P的浓度变化，使其迅速向胞间连丝处聚集；随后招募钙相关蛋白ANN4，在局部引发钙信号爆发；最终激活callose沉积反应，使胞间连丝通道关闭。研究团队利用超灵敏钙指示剂NEMOm并结合超分辨率显微成像，成功捕捉到钙信号在胞间连丝处的“闪光”——这种高频震荡的信号爆发，是胞间连丝通道关闭的核心驱动力。此外，研究发现，Syt1的C2A结构域关键位点（M316）突变后，Syt1无法锚定膜脂，进而导致植物免疫信号通路受阻。研究显示，Syt1缺失后植物遭遇丁香假单胞菌感染的增殖量相较于野生型显著增高，进一步揭示该通路在植物抗病中的重要价值。这项研究不仅揭示了植物亚细胞尺度的“精准防御术”，更为作物抗病育种提供了新思路。

北京师范大学生命科学学院李杰婕教授为该论文的通讯作者，2021级博士研究生李佳静为论文的第一作者，北京师范大学生命科学学院王友军教授惠赠NEMOm钙指示工具并参与指导本研究，已毕业博士研究生潘晴、已毕业博士研究生王冰肖和2022级博士研究生路鹏飞参与了本研究工作。本项研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.115672

举报/Report

我的更多文章

下载客户端阅读体验更佳