昼夜节律钟调控植物对食草动物相关分子模式的受体介导免疫应答机制

《Plant, Cell & Environment》：The Circadian Clock Regulates Receptor-Mediated Immune Responses to a Herbivore-Associated Molecular Pattern

　　本研究针对植物如何通过昼夜节律调控食草动物相关分子模式（HAMP）诱导的免疫应答这一关键问题，由科研团队以豆科作物豇豆为模型，揭示了昼夜节律核心转录因子VuLHY通过结合Kunitz胰蛋白酶抑制剂（VuKTI）启动子的CCA1/LHY结合位点（CBS），直接调控时间依赖性防御基因表达的分子机制，为理解植物生物钟与抗虫免疫的协同进化提供了新视角。

　　

植物通过识别分子模式激活诱导防御机制。与病原体相关分子模式类似，食草动物相关分子模式（Herbivore-Associated Molecular Patterns, HAMPs）能够被细胞表面的模式识别受体识别，从而引发宿主植物的防御性转录重编程。虽然已知食草虫诱导的防御输出受昼夜节律钟调控，但其背后的分子机制尚不明确。

为探究植物昼夜节律钟如何调控特定HAMP诱导通路中的转录重编程，研究人员以豆科作物豇豆（Vigna unguiculata）为材料，系统分析了其对来自毛虫的HAMP多肽In11在白天与夜晚的转录响应特征。通过采用昼夜交替（diel）与连续光照（free-running）的实验条件，研究发现白天施加In11引发的晚期诱导基因表达显著强于夜晚。在恒定光照条件下出现节律紊乱表型的植株，其响应In11处理的时间门控效应消失，这一现象与昼夜节律钟核心转录因子VuLHY1和VuLHY2的表达节律丧失密切相关。

进一步的报告基因实验表明，VuLHY同源蛋白能够通过一个典型和一个多态性的CCA1/LHY结合位点（CBS）与白天In11诱导的Kunitz胰蛋白酶抑制剂（VuKTI）基因启动子相互作用，这证实了昼夜节律转录因子对该防御基因的直接调控机制。此项研究深化了我们对调控食草虫诱导基因表达的时间依赖性机制的理解。