神經醯胺的積累與代謝在植物與病原菌互作中的作用

《神經醯胺的積累與代謝在植物與病原菌互作中的作用》是依託中山大學，由姚楠擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：神經醯胺的積累與代謝在植物與病原菌互作中的作用
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：姚楠
• 依託單位：中山大學

中文摘要

鞘脂作為信號分子參與程式性細胞死亡過程是近年來信號轉導研究領域的重大進展，但在植物中對鞘脂類物質功能的研究甚少。鞘脂合成和降解途徑的中心是神經醯胺（Cer），Cer是生物膜的重要組成成分，有研究推測生物膜中富含神經醯胺區域可作為受體或信號分子在寄主對病原物的互作中起關鍵作用。本課題擬以神經醯胺及其衍生物的積累和代謝調控為主線，研究（1）神經醯胺合成酶和神經醯胺酶突變體的篩選、及其基因克隆與功能鑑定；（2）鞘脂類物質的定性定量檢測平台的建立；（3）Cer的積累與定位及其相關信號的捕捉與分析，揭示神經醯胺合成酶與伏馬毒素FB1間的關係；（4）神經醯胺及其衍生物的積累與代謝在程式性細胞死亡以及抗病應答中的作用和功能。本課題不僅能增加對鞘脂代謝關鍵酶功能的認識，還將為驗證和識別鞘脂信號、發掘新的抗病基因資源及抗病途徑的研究提供新思路。

結題摘要

鞘脂（Sphingolipid）是植物和其他真核生物內膜系統的組成成分。在動物和酵母的研究中發現，鞘脂參與細胞的信號轉導、細胞凋亡和細胞增殖、生長發育以及對各種脅迫的回響。由於植物鞘脂結構複雜多變，具有低豐度和檢測基質複雜性的特點，如何調節鞘脂代謝平衡，並且準確的定性定量植物鞘脂的變化一直以來是植物鞘脂研究的難點。本課題以鞘脂合成和降解途徑的中心產物神經醯胺（Ceramide）的積累在程式性細胞死亡以及抗病應答中的作用和功能為研究主線，獲得了以下研究成果： （1）克隆和功能鑑定了兩個擬南芥神經醯胺酶基因：鹼性神經醯胺酶基因（AtACER）和中性神經醯胺酶基因(AtNCER), 論文分別發表在Plant Journal (Wu et al., 2015)和Frontiers in Plant Science (Li et al., 2015)上 。（2）鞘脂類物質的定性定量檢測平台以及同位素標記法檢測鞘脂技術的建立，相關結果發表在Frontiers in Plant Science (Shi et al., 2015)上。（3）利用神經醯胺合成酶抑制劑FB1，發現神經醯胺積累與乙烯信號間的關係，發現乙烯對調節鞘脂合成具有重要作用，結果發表在Frontiers in Plant Science (Wu et al., 2015) 上。（4）利用鞘脂代謝途徑中關鍵酶的突變體，揭示了神經醯胺及其衍生物的積累與代謝在程式性細胞死亡以及抗病應答中的作用和功能。我們的研究證明了位於鞘脂代謝中心的神經醯胺含量的穩定對於維持細胞的正常生理狀態至關重要，神經醯胺激酶是調節神經醯胺平衡的關鍵酶，鞘脂代謝異常將直接導致最終的細胞死亡。相關結果發表在Plant Cell (Bi et al., 2014) 。 以上發現不僅增加和豐富了我們對鞘脂代謝途徑中關鍵酶的功能認識，還為發掘新的抗病基因資源及抗病途徑的研究提供新思路。