小麦和向日葵非特异性免疫中ABC、LTP和WAK家族的比较分析

《Scientific Reports》：Comparative analysis of ABC, LTP, and WAK families in non-specific immunity of wheat and sunflower

　　

摘要

植物会激活复杂的防御机制来应对生物和非生物胁迫，其中非特异性抗性能够提供广谱保护。本研究对冬小麦（Triticum aestivum L.）和向日葵（Helianthus annuus L.）中的三种膜蛋白家族——ABC转运蛋白、脂质转移蛋白（LTPs）和壁相关激酶受体（WAKs）进行了比较生物信息学分析。通过公共数据库，我们在小麦中发现了150种ABC转运蛋白、80种LTPs和55种WAKs，在向日葵中发现了120种ABC转运蛋白、65种LTPs和40种WAKs。结构分析证实了这些蛋白中存在保守的结构域，包括ABC_NBD、TMD、PR-14和WAK激酶。转录组数据揭示了不同的免疫策略：冬小麦主要通过ABCG转运蛋白（Lr34/Sr57类型）调节激素平衡和防御代谢物，从而有效实现系统获得性抗性（SAR）；而向日葵则主要通过WAK受体触发ROS信号通路，激活快速局部免疫反应（LAR）。功能上的差异表现为：小麦的WAKs和LTPs主要参与细胞壁重塑和物理屏障的形成，而在向日葵中，它们则侧重于氧化应激条件下的信号传导和膜稳定性维持。我们的研究结果表明，单子叶植物和双子叶植物的进化适应使得这些保守的免疫成分根据其不同的病原体谱型和生理特征而发生功能分化。这些发现为理解具有重要战略意义的作物中非特异性免疫机制的多样性提供了分子基础。