植物病原菌利用各种复杂的策略入侵寄主，然后从寄主那里获取营养和水分以促进其生长。植物表面（如气孔），为病原体提供了进入的场所。据报道，气孔作为植物天然免疫系统的一部分，在限制细菌入侵方面起着重要作用。另一方面，病原体进化出抑制宿主防御能力的策略。

除了将植物锚定在土壤中，植物根系对吸收水分和养分非常重要，因此在植物生长和发育中起着基础性的作用。植物根际土壤中微生物密集分布，包括真菌、细菌和线虫。据报道，拟南芥免疫受体激酶FLS2主要表达在从根分化区和外生侧根开始的中柱中，鞭毛蛋白22（flg22）也可以触发模式触发免疫反应，说明根是植物天然免疫系统的重要组成部分。

2020年8月25日，山东大学丁兆军教授团队在Cell子刊CellReports在线发表了一篇题为Antagonistic Interaction between Auxin and SA Signaling PathwaysRegulates Bacterial Infection through LateralRoot in Arabidopsis的研究论文，该研究揭示了生长素和水杨酸信号互作调控侧根发育进而调控PtoDC3000通过侧根入侵的分子机制。

LRs从中柱周期出现并突破外层组织层，包括内皮层、皮层和表皮细胞层。为了探讨植物病原菌诱导的LRs是否可以作为细菌的进入位点，利用GFP标记的Pto-DC3000来监测病原菌在离体培养根中的运动。培养24小时后，许多Pto DC3000选择性地向LR移动，即使在侧根原基（LR primordia, LRP）的VI阶段。相反，我们没有观察到这种细菌在根表皮的其他部位移动。这些结果表明细菌在LRs周围聚集并可能进入LRs。

图1: LR是细菌进入根部的部位

生长素抑制SA介导的DPR1表达的诱导，而ARF7介导的生长素信号在LR发育中起关键作用。因此，我们接下来通过qRT-PCR检测了PR1和PR2在arf7突变体和p35S:arf7-Myc转基因株中的表达水平。这些结果表明，在arf7中PR1和PR2转录水平都高度上调，而p35S:arf7 Myc系显示PR1和PR2表达下调。这些数据表明，ARF7介导的生长素信号负调控PR1和PR2的转录。

图2:qRT-PCR分析Col、arf7突变体和p35S:arf7中PR1（A）和PR2（B）基因的表达

实验表明病原菌诱导LR形成，这一过程涉及IAA14-ARF7/19-LBD16/18介导的生长素信号传导，以完成感染。COR被报道足以抑制拟南芥的气孔防御，COR的功能是抑制SA依赖的防御。数据显示，在COR缺陷突变体中诱导的LR比WT对照少得多，这表明COR和SA在LR形成中存在拮抗串扰。另一方面，植物防御激素SA通过上调SA应答基因PR1和pr2，阻断植物生长素信号系统，抑制根内细菌侵染，从而抑制LR的形成。ARF7介导的生长素信号与SA信号拮抗，通过调节LR的发育有利于细菌感染。病原菌侵染过程中SA和生长素之间的相互作用调节了免疫应答和植物生长之间的平衡。

参考文献

【1】An C.Mou Z.Salicylic acid and its function in plantimmunity.J.Integr.Plant Biol.2011;53:412-428

【2】Armengot L.Marquès-BuenoM.M.Soria-Garcia A.Müller M.Munné-Bosch S.Martínez M.C.Functional interplaybetween protein kinase CK2 and salicylic acid sustains PIN transcriptionalexpression and root development.Plant J.2014;78:411-423

【3】BaiY.Müller D.B.Srinivas G.Garrido-Oter R.Potthoff E.Rott M.Dombrowski N.MünchP.C.Spaepen S.Remus-Emsermann M.et al.Functional overlap of the Arabidopsisleaf and root microbiota.Nature.2015;528:364-369

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108060