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锌在低浓度下是一种必需的微量营养元素，但浓度稍高时便会产生毒性。植物利用这一特性作为一种有效的防御策略。然而，参与锌介导免疫的分子组分仍不明确。在此，我们发现，天然存在于微生物和禾本科植物细胞壁中、并被用作农业生物制剂的混合连接型β-1,3/1,4-葡聚糖，能够诱导锌在拟南芥质外体中积累，并上调锌转运蛋白HMA2和HMA4的基因表达。该响应不依赖于水杨酸、茉莉酸和乙烯介导的信号通路，但需要LysM受体激酶CERK1、LYK4和LYK5的参与，表明这是一种与特定模式触发免疫相关的机制。我们进一步证实，hma2hma4突变体中一系列防御相关基因呈组成型激活状态，但这种转录重编程不足以赋予其对坏死营养型真菌Plectosphaerella cucumerina BMM的抗性。此外，代谢组分析揭示了特化代谢物对这种防御功能缺陷的影响。综上，我们的研究结果表明，锌介导的毒性构成了一种防御机制，并被整合到由特定微生物相关分子模式或损伤相关分子模式触发的免疫响应中。
8
BOKU大学农业科学系生物活性分子筛选与分析核心平台；
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Antony van der Ent
9
瓦赫宁根大学及研究中心遗传学实验室；
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Rainer Schuhmacher
10
维也纳自然资源与生命科学大学；
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Manuel Gonzalez-Guerrero
1
植物生物技术与基因组学中心（UPM-INIA）；
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Lucia Jorda
11
植物生物技术与基因组学中心（CBGP）
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摘要
锌在低浓度下是一种必需的微量营养元素，但浓度稍高时便具有毒性。植物利用这一特性形成了一种有效的防御策略。然而，参与锌介导免疫的分子组分仍不明确。在此，我们表明，天然存在于微生物和禾本科植物细胞壁中、并用作农业生物解决方案的混合键β-1,3/1,4-葡聚糖，可触发拟南芥质外体中的锌积累，并上调锌转运蛋白HMA2和HMA4的表达。这一响应不依赖于水杨酸、茉莉酸和乙烯介导的信号通路，但需要LysM受体激酶CERK1、LYK4和LYK5，表明这是一种特定的模式触发的
免疫相关机制。我们进一步证明，hma2hma4 突变体中大量防御相关基因呈组成型激活状态，但这种转录重编程不足以赋予其对坏死营养型真菌 Plectosphaerella cucumerina BMM 的抗性。此外，代谢组分析凸显了特化代谢物对这一防御功能缺陷的影响。总之，我们的研究结果表明，锌介导的毒性构成了一种防御机制，并整合于由特定微生物相关分子模式或损伤相关分子模式触发的免疫应答之中。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
已声明的资助方信息
西班牙科学、创新与大学部
，TED2021-131769B-I00
，SEV-2016-0672
，CEX2020-000999-S
，RYC2022-037020-I
，CEX2019-000902-S
加泰罗尼亚自治区政府
，CERCA 计划
欧盟
，HORIZON-MSCA-2022-PF-01-101104098-ZINMUNITY
德国电子同步加速器研究中心（DESY）
，I-20230698
，I-20250029
保罗谢errer研究所
，20221807
版权
本预印本的版权所有者为作者／资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示本预印本的许可。
本预印本依据
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发布于 2026 年 8 月 31 日。
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拟南芥锌介导免疫的分子机制解析
Viviana
Escudero
,
Cuong V
Hoang
,
Antoni
Garcia-Molina
,
Aishee
De
,
Alejandro M
Armas
,
Dennis
Brueckner
,
Dario
Ferreira Sanchez
,
Christoph
Bueschl
,
Maria
Doppler
,
Antony
van der Ent
,
Rainer
Schuhmacher
,
Manuel
Gonzalez-Guerrero
,
Lucia
Jorda
bioRxiv
2026.08.28.747889;
doi:
https://doi.org/10.64898/2026.08.28.747889
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拟南芥锌介导免疫的分子机制解析
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,
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关键词：拟南芥 · 锌介导免疫 · 模式触发免疫 · 锌转运蛋白 · LysM受体激酶 · 混合连接型β-葡聚糖
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.28.747889v1?rss=1