拟南芥多胺转运蛋白PUT2/LAT4和PUT5/LAT5在防御灰霉菌(Botrytis cinerea)中的关键作用

本研究聚焦植物抗病机制，揭示了拟南芥多胺转运蛋白(PUT1-PUT5)在抵御灰霉菌(Botrytis cinerea, Bc)感染中的重要作用。研究人员通过构建put1-1至put5-1突变体，发现PUT2和PUT5缺陷会导致植物对Bc敏感性显著增加，且双突变体put2-1 put5-1表型更为严重。实验证实亚精胺(spermidine)转运通过PUT2介导增强植物抗性，而多胺转运缺陷会影响其分解代谢及抗氧化酶(如过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶)活性。该研究为植物-病原体互作机制提供了新见解。

　　

当植物遭遇生物胁迫时，其多胺(polyamine)代谢网络会发生剧烈重组——包括合成与分解代谢的同步增强，这个过程会伴随活性氧(如过氧化氢)的产生。然而关于多胺在细胞间的转运机制及其生理意义，科学界仍知之甚少。模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因组中编码着5个多胺转运蛋白(Polyamine Uptake Transporters, PUT1-PUT5)，它们在这场看不见的"军火运输"中扮演着什么角色呢？

研究人员选择具有破坏力的灰霉菌(Botrytis cinerea, Bc)作为对手，这场植物与病原体的攻防战揭示了令人惊叹的细节：真菌入侵会动态激活所有PUT/LAT基因的表达。通过构建put1-1到put5-1系列突变体，科学家发现PUT2(即LAT4)和PUT5(即LAT5)缺陷的植物就像失去重要补给线的守军，对Bc的抵抗力明显下降。更令人震惊的是，put2-1 put5-1双突变体表现出"雪崩式"的感病性，暗示这两个转运蛋白在防御网络中可能存在功能互补。

外源添加亚精胺(spermidine)的实验就像一场精妙的"物资补给测试"：野生型植物因此获得更强抵抗力，但在put突变体中这种保护效果大打折扣。特别有趣的是，过表达PUT2的转基因株系(35S::PUT2)展现出"超强补给"能力，说明PUT2介导的亚精胺转运直接参与防御。代谢分析显示，外源亚精胺能显著提升野生型内源亚精胺水平，却在put2-1、put5-1及双突变体中"补给失效"；而精胺(spermine)则展现出更强的"渗透能力"，在所有基因型中都能成功累积。

在抗氧化防御前线，正常条件下put突变体的过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶活性本就处于"高度戒备"状态，但多胺氧化酶(polyamine oxidase)活性却保持稳定。当Bc入侵时，野生型植物会迅速激活这些抗氧化酶体系，而put突变体却像失去指挥系统的部队，无法做出有效响应。这些发现勾勒出一个精妙的防御蓝图：多胺转运系统不仅关乎"军粮输送"，还通过调控其分解代谢影响植物的"抗氧化防御工事"构建。该研究为理解植物-病原体互作提供了新的分子视角，也为作物抗病育种提供了潜在靶点。