文章信息
题目：Sugar transporter TaSTP3 activation by TaWRKY19/61/82 enhances stripe rust susceptibility in wheat
刊名：New Phytologist
作者：Baoyu Huai，Zhensheng Kang,Jie Liu et al.
单位：Northwest A&F University
日期：21 June 2022
01
摘要
寄主植物的糖外流对于病原体的存活和增殖至关重要。糖转运蛋白介导的宿主糖再分配有助于植物-病原体相互作用。然而，很少有研究关注在宿主定植期间如何战略性地操纵糖易位。
为了阐明这个问题，小麦糖转运蛋白 (STP) TaSTP3 响应于Puccinia striiformis ( Pst ) 感染的特征，通过小麦中 RNA 干扰和过表达揭示STP在Pst感染过程中的潜在作用。此外，进一步确定了调节TaSTP3表达的转录因子。
结果表明，TaSTP3 定位于质膜并作为己糖和蔗糖的糖转运蛋白发挥作用。TaSTP3增强了小麦对Pst的敏感性，并且TaSTP3的过表达导致蔗糖积累增加和防御相关基因的转录抑制。此外，TaWRKY19、TaWRKY61 和 TaWRKY82 被鉴定为TaSTP3表达的正转录调节因子。
我们的研究结果表明，Pst诱导的糖转运蛋白TaSTP3被 TaWRKY19/61/82 转录激活，并可能通过提高蔗糖浓度促进小麦对条锈病的易感性，并表明TaSTP3是小麦对条锈病抗性的强靶点。
02
技术路线
wheat (Triticum aestivum) cv Suwon11 (Su11) and the Pst isolate CYR31
RNA extraction, reverse transcription quantitative PCR, and sequence analysis
Primers, strains, and plasmid constructs
BSMV-mediated transient gene silencing
Histological observation
Generation of transgenic Arabidopsis and wheat
Transient expression in plants
Heterologous expression of TaSTP3 in yeast
Split-ubiquitin analysis
Extraction and quantification of soluble sugars
RNA-Seq and data analysis
Yeast one-hybrid assay
Transactivation assay in plants
03
主要结果
3.1 推测糖转运蛋白TaSTP3在小麦Pst感染期间被诱导。
为了更好地理解STPs在小麦Pst-定殖中的作用，我们首先试图全面表征STP在小麦基因组中的分布。为此，我们使用来自水稻的STP序列作为小麦基因组数据库（EnsembPlants）中的BLAST搜索查询，该数据库显示了小麦基因组中总共79个STP（表S3）。然后，我们使用推测的TaSTP以及来自水稻和拟南芥的STP的全长蛋白质序列生成了最大似然（ML）系统发育树（图S1）。
为了确定哪些TaSTP对Pst感染有反应，我们从实验中搜索转录组数据(http://www.wheat-expression.com/)数据库。结果表明，接种Pst后，79个转运体中的5个（TaSTP3、TaSTP6、TaSTP13、TaSTP25和TaSTP26）被诱导，TaSTP2表达最显著（图S2）。由于先前的研究表明TaSTP6和TaSTP13对Pst感染有反应，因此我们使用RTqPCR检测了其他三个基因的相对表达谱。我们发现，TaSTP3的所有三个亚基因组拷贝（即TaSTP3-2A、TaSTP3-2 B和TaSTP3-3 D）在小麦Pst相互作用过程中均高度转录上调（图S3a），这与转录组数据一致，而TaSTP25和TaSTP26仅表现出轻微的表达差异（图S3b，c）。因此，我们在随后的功能表征分析中关注TaSTP3。
使用从小麦基因组序列中产生的特异性引物（表S1），我们从感染Pst的Su11小麦品种收集的RNA中扩增了TaSTP3每个亚基因组拷贝的全长cDNA。三个拷贝显示98.93%（图S4）核苷酸序列同一性和99.74%（图S5）氨基酸同一性。使用隐马尔可夫模型（TMHMM）和Pfam分析进行的跨膜预测表明，TaSTP3含有12个跨膜结构域（TMD）（图S6）。综上所述，这些发现表明，TaSTP