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一种 OPR3 非依赖性途径利用 4,5-二脱氢茉莉酸合成茉莉酸。

An OPR3-independent pathway uses 4,5-didehydrojasmonate for jasmonate synthesis.

机构信息

Department of Plant Molecular Genetics, National Centre for Biotechnology, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CNB-CSIC), Madrid, Spain.

Environmental Biology Department, University of Navarra, Navarre, Spain.

出版信息

Nat Chem Biol. 2018 Feb;14(2):171-178. doi: 10.1038/nchembio.2540. Epub 2018 Jan 1.

Abstract

Biosynthesis of the phytohormone jasmonoyl-isoleucine (JA-Ile) requires reduction of the JA precursor 12-oxo-phytodienoic acid (OPDA) by OPDA reductase 3 (OPR3). Previous analyses of the opr3-1 Arabidopsis mutant suggested an OPDA signaling role independent of JA-Ile and its receptor COI1; however, this hypothesis has been challenged because opr3-1 is a conditional allele not completely impaired in JA-Ile biosynthesis. To clarify the role of OPR3 and OPDA in JA-independent defenses, we isolated and characterized a loss-of-function opr3-3 allele. Strikingly, opr3-3 plants remained resistant to necrotrophic pathogens and insect feeding, and activated COI1-dependent JA-mediated gene expression. Analysis of OPDA derivatives identified 4,5-didehydro-JA in wounded wild-type and opr3-3 plants. OPR2 was found to reduce 4,5-didehydro-JA to JA, explaining the accumulation of JA-Ile and activation of JA-Ile-responses in opr3-3 mutants. Our results demonstrate that in the absence of OPR3, OPDA enters the β-oxidation pathway to produce 4,5-ddh-JA as a direct precursor of JA and JA-Ile, thus identifying an OPR3-independent pathway for JA biosynthesis.

摘要

植物激素茉莉酰异亮氨酸(JA-Ile)的生物合成需要 12-氧代-植物二烯酸(OPDA)还原酶 3(OPR3)将 JA 前体 OPDA 还原。先前对 opr3-1 拟南芥突变体的分析表明,OPDA 信号转导作用独立于 JA-Ile 和其受体 COI1;然而,由于 opr3-1 是一个不完全缺乏 JA-Ile 生物合成的条件等位基因,这一假设受到了挑战。为了阐明 OPR3 和 OPDA 在 JA 非依赖性防御中的作用,我们分离并表征了一个功能丧失的 opr3-3 等位基因。引人注目的是,opr3-3 植物对坏死性病原体和昆虫取食仍然具有抗性,并激活了 COI1 依赖性 JA 介导的基因表达。对 OPDA 衍生物的分析确定了受伤的野生型和 opr3-3 植物中 4,5-二脱氢-JA 的存在。发现 OPR2 将 4,5-二脱氢-JA 还原为 JA,这解释了 opr3-3 突变体中 JA-Ile 的积累和 JA-Ile 反应的激活。我们的结果表明,在缺乏 OPR3 的情况下,OPDA 进入β-氧化途径生成 4,5-ddh-JA,作为 JA 和 JA-Ile 的直接前体,从而确定了 JA 生物合成的 OPR3 非依赖性途径。

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