Journal of Integrative Agriculture
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Shuangxi Zhang1*, Xinlin Wei1*, Rongbo Wang2*, Hejing Shen1, Hehuan You1, Langjun Cui1, Yi Qiang1, Peiqing Liu2, Meixiang Zhang1#, Yuyan An1#
1College of Life Sciences, National Engineering Laboratory for Endangered Medicinal Resource Development in Northwest China/Key Laboratory of Medicinal Resources and Natural Pharmaceutical Chemistry of Ministry of Education, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119, China
2Fujian Key Laboratory for Monitoring and Integrated Management of Crop Pests, Institute of Plant Protection, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350013, China
摘要: 烟酰胺单核苷酸(Nicotinamide mononucleotide, NMN)是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide, NAD)生物合成的前体,在人类医学和医药保健领域具有重要作用,已被广泛应用。最近的研究表明,NMN有可能能够作为一种植物免疫诱导剂来防控植物真菌病害。然而,NMN是否能够赋予植物对多种植物病原菌的广谱抗性,以及其诱导植物免疫的潜在机制尚不清楚。在本文中,我们研究了外源施加NMN在烟草对多种植物病原菌的响应中的作用。结果表明,经NMN预处理的烟草对青枯劳尔氏菌(Ralstonia solanacearum) CQPS-1、丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae) DC3000 ∆hopQ1-1、寄生疫霉菌(Phytophthora parasitica)和烟草花叶病毒(TMV)的抗性均显著增强。NMN在50 μM ~ 600 μM的浓度范围内具有较好的效果,其中75 μM的NMN效果最明显。NMN预处理提高植物抗病性的作用可持续长达10天。除烟草外,NMN预处理还增强了番茄和辣椒两种作物对多种植物病原菌的抗性,这些结果表明NMN具有赋予作物广谱抗病性的能力。此外,RT-qPCR分析显示,NMN显著上调了模式触发免疫(PTI)标记基因NbCYP71D20和水杨酸(SA)标记基因NbPR1a的表达。这表明NMN通过诱导PTI和SA介导的免疫来增强植物抗性。NMN在NMN腺苷基转移酶(NMNAT)的催化下合成NAD,NAD也具有提高植物抗病性的作用,且该作用依赖于其受体LecRK-I.8。有趣的是,我们发现NMN诱导植物抗病性的作用在NMNAT沉默的植物和NAD受体突变体lecrk- I.8中均没有显著降低,表明NMN诱导的植物免疫存在不依赖于NAD的信号通路。综上所述,我们的研究表明,生物活性核苷酸NMN具有赋予植物广谱抗病性的作用。研究结果为保护作物免受多种植物病原菌的侵染提供了一种简单、环保、有前景的策略。本文对NMN诱导植物免疫的机制的探索性研究也为未来进一步深入研究NMN的功能机制提供了重要线索。