植物免疫中的NAC转录因子

NAC (NAM, ATAF和CUC)家族是最大的植物特异性转录因子家族之一。该家族成员涉及植物的生长、发育和应激反应。近年来的功能研究表明，许多NAC tf在植物对生物营养型、半生物营养型或坏死营养型病原体的免疫中起正或负调节作用，或作为超敏反应和气孔免疫的调节因子，或作为病原体效应物的毒力靶点。它们通过对植物激素信号的调节影响来影响植物免疫，而植物激素信号又是植物免疫反应的关键参与者。本文综述了NAC TF在植物免疫中的生物学功能的研究现状和最新进展，并探讨了进一步研究NAC TF在植物免疫中的分子机制及其在提高作物抗病性方面的潜在应用前景和方向。

为了对抗病原体的攻击，植物进化出了复杂的免疫系统。在植物中已经发现了两种不同类型的先天免疫反应，即病原体/微生物/损伤相关分子模式(PAMP/MAMP/DAMP)触发免疫(PTI)和效应者触发免疫(ETI) (Jones和Dangl2006；Boller和He2009；Spoel和Dong2012)．PTI形成了对所有潜在微生物攻击的第一层免疫，而ETI是由植物R蛋白和病原体效应蛋白之间直接或间接相互作用触发的一种特殊形式的免疫(Zhang和Zhou2010；Segonzac和Zipfel2011；Schwessinger和Ronald2012；Bigeard等人。2015；Cui等人。2015)．在感知到病原体衍生的信号后，植物通常会激活一个防御信号通路网络(Pieterse et al。2009；彭等人。2018)，最终导致转录重编程，协调调节大量基因的表达(Tsuda和Somssich2015；李等人。2016)．在特定的免疫反应中，这种大规模的基因表达的转录重编程显然需要不同类型的转录因子(tf)在时间和空间上的协同作用(Buscaill和Rivas)2014；Birkenbihl等人。2017)．最近的遗传学研究表明，来自WRKY家族的一些tf, AP2/ERF (Apetala2/乙烯反应因子)，NAC (NAM, ATAF和CUC)， MYB, bZIP (Basic亮氨酸拉链结构域)，bHLH (Basic helix-环-螺旋)，NF-Y (Nuclear Factor Y)和CAMTA (CaM-binding transcription activator)在对抗病原体的免疫应答中起着至关重要的作用(Nuruzzaman等)。2013；巴斯凯尔和里瓦斯2014；Huang等。2016；普坎等。2016；诺曼等人。2017；萨内蒂等人。2017)．

NAC蛋白构成了一个庞大的植物特异性tf家族，在拟南芥和水稻中包含100多个成员(Ooka et al。2003；方等。2008；Nuruzzaman等人。2010)．NAC tf的特征是存在高度保守的n端区域，称为NAC结构域，其功能是dna结合域，也负责寡聚成二聚体(Olsen等。2005；Puranik等人。2012)．NAC tf的c端区域更加多样化，本质上是无序的，并作为一个转录调节域(Olsen等。2005；Jensen等人。2010)．在结构上，可将NAC - tf分为典型NAC - tf和非典型NAC - tf两类。而典型的NAC tf包含一个保守的n端NAC结构域和一个发散的c端区域(Olsen等。2005；Puranik等人。2012)，除了NAC结构域外，非典型NAC蛋白的特征是在c端区域存在额外的保守结构域/基序或c端缺失(Puranik等。2012)．一种非典型的NAC tf是NTL (NAC具有跨膜motif -like)蛋白，其特征是在c端区域存在可变的转录调节结构域和跨膜(TM) motif (Ernst et al.)。2004)．ntl中的TM基序被认为负责锚定在质膜或内质网膜上，在那里它们可以通过蛋白水解释放以发挥其功能(Kim等。2007年,一个；Liang等。2015)．

在过去的二十年中，大量的功能研究表明，除了它们在植物生长发育和非生物胁迫反应中的功能外(Zhong et al.;2010；Bollhoner等人。2012；Nakashima等人。2012；Puranik等人。2012；赫西等人。2013；Nuruzzaman等人。2013；Ricachenevsky等人。2013；Shao等。2015；金等人。2016)，大量NAC转录因子在植物免疫中发挥重要作用。本文综述了NAC TFs在植物抗病原体免疫中的生物学功能，并探讨了进一步研究NAC TFs在免疫中的分子机制以及以NAC TFs为靶点提高作物抗病性的前景。

NAC tf在植物免疫中的作用

植物病原体根据其生活方式分为生物营养体、半生物营养体和坏死营养体(Wang et al.;2014)．生物营养体一般以活宿主为食，而半生物营养体在感染早期有一个生物营养期。相反，坏死养菌可以主动杀死宿主以获取营养(Lai和Mengiste2013)．NAC转录因子在植物免疫中的功能分析已在拟南芥、水稻和其他植物物种中广泛使用敲除/敲除突变体和过表达系进行。已有数十个NAC基因被证明在植物免疫中发挥重要作用，包括负性或正性调节因子、超敏反应和气孔免疫的调节因子或病原体效应物的靶标(表2)1)．这些报道的免疫相关的NAC tf属于NAC家族的不同亚家族(图。1)．

NAC tf在植物对生物营养型和半生物营养型病原体免疫中的作用

几种NAC tf已被证明在植物对生物营养型和半营养型病原体的不同免疫阶段发挥作用。在非宿主中Blumeria茎f . sp。hordei(使用Bgh)-拟南芥相互作用，ATAF1，属于ATAF亚家族(图;1)，促进渗透阻力ataf1-1突变株抗渗透能力下降使用Bgh詹森等。2007)．类似的，沉默HvNAC6在大麦中，ATAF1同源物(图;1)，降低表皮细胞对毒力的穿透能力使用Bgh而瞬态过表达HvNAC6增加了穿透抗性细胞的发生使用Bgh攻击(詹森等。2007)．因此，ATAF1及其同源物在双子叶植物和单子叶植物的抗渗透能力中发挥保守作用。过度的ATAF2，与ATAF亚家族中的ATAF1密切相关(图;1)，导致病毒积累显著减少，同时防御基因表达上调PR1，PR2而且PDF1.2表明ATAF2在调节宿主基础防御中起作用(Wang et al。2009 b)．过度的ATAF1导致易感性增加，而抑制ATAF1导致转基因拟南芥植株对两pv。番茄(太平洋标准时间Wang et al.) DC3000;2009年,一个；Wu等人。2009)．ANAC019, ANAC055和ANAC072是NAM亚家族的三个成员(图2)。1)及Anac019 anac055 anac072三突变体植株表现出较强的抗性p .两pv。maculicolaES4326 (Bu et al。2008；郑等。2012)．过度的ANAC042/JUB1NAC基因属于NAM亚家族，是一种活性氧物种响应基因。1)，减弱拟南芥对太平洋标准时间DC3000，而anac042/jub1敲除突变体表现出较低的疾病症状和细菌病原体的生长太平洋标准时间表明ANAC042/JUB1抑制拟南芥对太平洋标准时间DC3000 (Wu等。2012；Shahnejat-Bushehri等人。2016年,一个，b)．

拟南芥NCBAC/NTL9, NTL亚家族成员(图;1)，在植物免疫的不同阶段起着不同的作用。的cbnac/ntl9突变株对一种毒株的抗性增强太平洋标准时间DC3000，而电阻降低CBNAC/NTL9抗性的变化与防御基因表达的变化相关(Kim et al。2012；郭等。2017)．相比之下，ncbac1/ntl9突变株对丁香草hopD1突变和eti诱导p .两菌株和未能诱导SA生物合成基因的表达来响应flg22，而表达组成型活性CBNAC/NTL9衍生物的转基因植物表现出对这些生物合成基因的抗性增强p .两郑等。2012；Block等人。2014)．这些相互矛盾的结果可能表明NCBAC1/NTL9在植物免疫的不同阶段或方面发挥着不同的作用。NTL6 (ANAC062)， NTL亚家族的另一个成员(图。1)，是冷诱导的，其转录活性形式，6△通过删除其C端区域进行修饰的C进入细胞核并诱导了一个冷反应防御基因的子集PR1，PR2而且PR5．6 .过表达活性NTL6的转基因植物△C表现出增强的抗病能力，而NTL6NTL6基因缺失的-RNAi植物更容易受到毒力菌株的感染太平洋标准时间这表明NTL6将冷信号整合到植物防御反应中(Seo et al.;2010)．

在水稻中，转基因植物过度表达OsNAC6，米饭ATAF1同系物(无花果。1)，对稻瘟病菌Nakashima等。2007)，是稻瘟病的致病因子。沉默的ONAC122或ONAC131，两个密切相关的水稻NAC tf，属于NAP亚家族(图。1)，导致对m . oryzae并下调了几个防御和信号相关基因的表达(即。OsLOX，OsPR1a，OsWRKY45而且OsNH1)，表明ONAC122和ONAC131均对水稻稻瘟病抗性具有正向调控作用(Sun et al.;2013)．OsNAC111-过表达植物对m . oryzae并组成表达多个防御基因，表明OsNAC111是TERN亚家族成员(图;1)，正向调节一组特定防御基因的表达，并有助于抗病性(Yokotani等。2014)．过度的OsNAC066，这是由爆炸真菌诱导，增加抗性m . oryzae而且黄oryzaepv。oryzaeLiu et al.;2018)．突变OsNAC60易感性增加osnac60植物m . oryzae王等。2018年,一个)，而过度表达OsNAC58增强抵抗力x oryzaepv。选用e (Park et al.;2017)．中断的RIM1，编码一个属于NTL亚家族的水稻NAC TF(图。1)，导致水稻对水稻矮缩病毒(RDV)，但对其他病毒仍然敏感。RDV衣壳蛋白的积累显著减少rim1这表明RDV的增殖在植物中受到了特别的损害rim1突变体。有人提出，RIM1通过作为寄主植物中RDV增殖所需的寄主因子，负调控水稻对RDV的免疫(Yoshii et al.)。2009)．

来自其他植物的NAC tf的功能也通过病毒诱导的基因沉默或反义介导的抑制在寄主植物中以及在拟南芥或烟草中的异位表达进行了探索。番茄JA2和JA2L是两个密切相关的NAC tf，属于AtNAC3亚家族(图2)。1)，在调节免疫方面发挥不同的作用太平洋标准时间通过调节病原体诱导的气孔关闭和重开DC3118 (Du等。2014)．沉默的SlSRN1在番茄植株中导致抗性下降太平洋标准时间DC3000 (Liu等。2014)，而异位过度表达SlNAC35在烟草中提高了抗性Ralstonia solanacearum，并伴有sa反应性防御基因表达增加PR1a，NPR1，PR2而且PR5王等。2016年,一个)．小道消息表达过度VvNAC1而且VpNAC1或黄花蒿AaNAC1在拟南芥或烟草植物中导致抗性增强Hyaloperonospora arabidopsidis而且白粉菌属cichoracearum朱等。2012；Le Hénanff等。2013；Lv等人。2016)．击倒的TaNAC1，TaNAC21/22或TaNAC30在小麦中增强抗性柄锈菌striiformisf . sp。tritici，表明TaNAC1属于NAP亚家族(图;1)， TaNAC21/22，属于NAM亚家族(图;1)， TaNAC30负调控小麦抗条锈病能力(Feng et al.;2014；Wang等。2015年,一个；Wang等。2018 b)．相比之下，过度表达TaNAC6-A增强抵抗力Blumeria茎f . sp。tritici(英国达人)，同时让每个人保持沉默TaNAC6s表明TaNAC6s在广谱抗性中发挥积极作用英国达人Zhou et al.;2018)．

NAC tf在植物抗坏死性病原体免疫中的作用

在拟南芥中，至少有7个NAC蛋白ATAF1、ATAF2、ANAC019、ANAC055、ANAC072、NTL9/CBNAC(钙调素结合NAC蛋白)和ANAC042/JUB1 (JUNGBRUNNEN1)参与植物对坏死性真菌病原体的免疫调节，包括葡萄孢菌，链格孢属brassicicola,尖孢镰刀菌．我们和其他人发现转基因植物过度表达ATAF1(ATAF1-OE)在转基因植物中表现出较高的敏感性ATAF1嵌合阻遏物(ATAF1-SRDX)构建增强的抵抗b .灰质而且答:brassicicola王等。2009年,一个；Wu等人。2009)．接种后，ATAF1-SRDX植株的防御基因表达上调，而ATAF1-OE植株的防御基因表达减弱或不变b .灰质或太平洋标准时间DC3000 (Wang et al。2009年,一个)．同样，过度表达GhATAF1的同系词ATAF1在棉花(图;1)，降低抵抗b .灰质而且Verticilium大丽花与ja介导的信号通路的抑制和sa介导的信号通路的激活(He et al。2016)．的anac019 anac055双突变体植株对b .灰质(Bu等。2008；郑等。2012)．ja诱导的表达VSP1而且LOX2在anac019 anac055双突变体植株的表达减弱，而双突变体在转基因植株中的表达均过表达ANAC019或ANAC055上调(Bu et al.;2008)．发现过表达ATAF2易患尖孢镰刀菌以及转基因拟南芥植株中防御基因表达的降低(Delessert et al.;2005)．此外，基因突变ANAC042/JUB1导致增强对答:brassiscicola和camalexin的积累减少，表明ANAC042/JUB1调节免疫答:brassicicola通过调节拟南芥植物camalexin的生物合成(Saga等。2012)．

此外，沉默SlSRN1在番茄植株中导致易感性增加b .灰质Liu et al.;2014)，而马铃薯的沉默StNTP1而且StNTP2，两种膜定位的NAC tf属于NTL亚家族(图。1),在烟草benthamiana易患5种感染(McLellan et al。2013)．GbNAC1-沉默的棉花植株对大丽轮枝菌属而GbNAC1-过表达的拟南芥植株增强了对诉dahliae王等。2016 b)．小道消息表达过度VvNAC1或黄花蒿AaNAC1在拟南芥或烟草植物中增强抗性b .灰质或p . parasiticavar。nicotianae朱等。2012；Le Hénanff等。2013)．

NACs作为超敏反应的调节剂

超敏反应(HR)是程序性细胞死亡(PCD)的一种形式，是一种积极有效的初级免疫反应，可以防止植物中的病原体入侵(Coll等。2011)．水稻OsNAC4在HR细胞死亡中的功能已经得到了很好的研究(Kaneda et al。2009)．OsNAC4在非宿主防御反应中表达上调，并调控HR细胞死亡的发生。对一种无毒毒株的反应Acidovorax avenae,OsNAC4打倒植物减少，而OsNAC4-过表达植物增强了HR细胞死亡，并伴有质膜完整性丧失、核DNA断裂和典型的形态变化(Kaneda et al.)。2009)，这是PCD的特征(Coll et al.;2011)．另一方面，拟南芥NAC4, NAM亚家族成员(图。1)，在HR细胞死亡的调控中起重要作用。HR细胞死亡明显增强NAC4-过度表达的植物对一种无毒菌株的反应太平洋标准时间DC3000 (AvrRpm1)，表明NAC4是HR细胞死亡的正向调节因子(Lee et al。2017)．

NACs作为气孔免疫调节剂

气孔不仅是病原体进入的被动端口，而且在植物先天免疫反应中发挥积极作用(Arnaud and Hwang2015)．气孔关闭的控制是抵御病原菌入侵的第一道防线，因此气孔的打开或关闭由保护细胞控制，是植物与病原菌相互作用早期的主要战场。近年来的研究发现，拟南芥ANAC019/ANAC055/ANAC072、CBNAC/NTL9、番茄JA2和JA2L等特异NAC转录因子参与调控气孔免疫的信号通路。在拟南芥中Anac019 anac055 anac72三突变植物，太平洋标准时间dc3000在接种后1小时诱导气孔关闭(hpi)太平洋标准时间dc3000诱导的气孔重新开放没有发生，气孔孔径在4 hpi时保持较小，这表明ANAC019/ANAC055/ANAC072是必需的太平洋标准时间dc3000介导气孔重新开放，因此在气孔介导的免疫中发挥重要作用。这两个JA2而且JA2L，编码两个与ANAC019/ANAC055/ANAC072密切相关的NAC转录因子，优先表达于番茄叶片的保卫细胞中(Du et al.;2014)．的太平洋标准时间在JA2- srdx植株中，dc3000诱导的1 hpi的气孔关闭被破坏，而病原体触发的4 hpi的气孔重新开放仍然正常，这表明JA2是诱导j2的必要条件太平洋标准时间dc3000诱导气孔关闭，但不诱导气孔重新开放(Du等。2014)．相比之下，太平洋标准时间在JA2L- as植物中，dc3000诱导的1 hpi的气孔关闭基本正常，但病原体引发的4 hpi的气孔重新开放却严重受损，这表明JA2L是病原体调控的气孔重新开放所必需的(Du等。2014)．由此推测，JA2参与aba介导的气孔关闭，而JA2L参与ja介导的气孔重开，显示出JA2和JA2L在气孔免疫方面的不同功能太平洋标准时间DC3000。此外，拟南芥CBNAC/NTL9优先在保卫细胞中表达(Yoon et al。2008；郑等。2015)及cbnac/ntl9突变植株会破坏flg22诱导的保护细胞SA的生物合成Psmes4326诱导气孔孔径的改变，表明CBNAC/NTL9是守卫细胞SA合成的特异性必需，在flg22触发的气孔免疫中起着至关重要的作用(Zheng et al.;2015)．

NACs作为病原体效应物的靶点

在侵染过程中，病原体经常分泌并注入大量效应物到寄主植物细胞中以抑制免疫反应。近年来的研究表明，一些NAC蛋白是病原体效应物的靶点，通过抑制植物的免疫反应来促进感染。在拟南芥中，发现CBNAC/NTL9与一个效应子发生物理相互作用p .两还有四个效应器Hyaloperonospora arabidopsidis穆赫塔尔等。2011)．最近的一项研究表明p .两effector HopD1是ETI的强抑制因子，它与内质网(ER)中的CBNAC/NTL9相互作用，并抑制CBNAC/NTL9介导的ETI过程中某些防御基因的诱导(Block等。2014)．马铃薯StNTP1和StNTP2是RxLR效应子Pi03192的靶点p . 5麦克莱伦等。2013)．StNTP1和StNTP2从内质网膜中释放出来，它们通常在内质网膜中定位p . 5培养滤液(CF)，然后在细胞核中转运和积累，在细胞核中它们有助于马铃薯的免疫，抑制疾病的进展。相比之下，Pi03192阻止了cf触发的StNTP1和StNTP2从ER进入细胞核的再定位。很可能在感染过程中，p . 5-分泌的Pi03192与StNTP1和StNTP2相互作用，并阻止这两种宿主NAC tf的er核转运，促进疾病进展(McLellan等。2013)．

研究发现，在病毒感染过程中，NAC tf可以通过与病毒蛋白相互作用而被劫持，以促进病毒复制或抑制参与植物-病毒相互作用的宿主免疫。早期的一项研究描述了两种小麦NAC tf, GRAB1 (Geminivirus Rep A-binding)和GRAB2，它们与之相互作用小麦矮缩病毒(WDV) RepA蛋白(Xie et al.;1999)．过度的GRAB1而且GRAB2严重抑制了WDV DNA复制，表明GRAB1和GRAB2参与了病毒DNA复制(Xie et al.;1999)．发现番茄SlNAC1与双病毒复制增强子REn相互作用番茄卷叶病毒(TLCV)和过表达SlNAC1增强TLCV DNA的积累(Selth et al。2005)．双病毒复制启动蛋白绿豆黄花叶印度病毒(MYMIV)被发现与拟南芥AtNAC083相互作用，这可能在MYMIV DNA复制中发挥作用(Suyal et al。2014)．

拟南芥ATAF2与解旋酶结构域相互作用烟草花叶病毒(TMV) 126−/183 kDa复制酶蛋白。过度的ATAF2显著降低病毒积累，表明TMV复制酶- ataf2相互作用抑制基础宿主防御，促进全身病毒积累(Wang等。2009 b)．的衣壳蛋白(CP萝卜皱病毒(TCV)与拟南芥NAC蛋白TIP (TCV相互作用蛋白)相互作用，TCV CP-TIP相互作用阻止了TIP的核定位(Ren等。2005，2012)．尽管TIP的突变导致TCV和TCV的复制增加黄瓜花叶病毒(CMV)， TIP对CMV的基础抗性是必需的，但对TCV的抗性不是必需的(Jeong等。2008)．在具有突变CP的TCV突变体中，缺乏TIP-CP相互作用会导致更严重的症状，这意味着TCV通过TIP-CP相互作用调节宿主植物的抗病毒基础免疫(Donze等。2014)．

植物免疫信号中的NACs

在病原菌攻击时，植物及时感知到病原菌来源的信号，并经常激活高效、复杂但精细的防御激素介导的信号通路网络(Zhang et al.;2017；彭等人。2018)．新出现的证据表明，一些NAC蛋白参与调节这些免疫信号通路，以执行其在植物免疫中的关键功能。

SA信号中的NACs

水杨酸(SA)是一种关键的信号分子，并介导SA信号通路，调节对生物营养体和半生物营养体的免疫(Glazebrook2005；Shigenaga和Argueso2016)．病原体诱导的SA生成主要通过等chorisate途径合成，其中等chorisate合成酶1 (ICS1)是负责约90% SA生成的关键酶(Vlot et al.。2009)．同时，植物中产生的大部分SA通过病原体诱导的SA糖基转移酶(SAGT)转化为SA O-β-葡萄糖苷(SAG) (Vlot et al.)。2009)．最近发现，在Anac019 anac055 anac072三突变拟南芥植物的基础转录水平ICS1的基础转录水平较高，SAGT1表明ANAC019/ANAC055/ANAC072可能降低SA的合成，但通过转录抑制ICS1转录激活SAGT1(Zheng et al.;2012)．进一步的ChIP实验表明，ANAC019-GFP富集在NAC启动子的部分核心结合位点上ICS1，SAGT1而且SA甲基转移酶1(BSMT1，编码一种将SA转化为无活性甲基SA的酶)(Zheng等人。2012)．因此，ANAC019/ANAC055/ANAC072很可能是通过诱导SA积累的负调控因子SAGT1而且BSMT1以及对ICS1通过直接绑定到它们的启动子。n端片段CBNAC/NTL9_{1 - 330}拟南芥中的CBNAC/NTL9不仅强烈激活了该报告基因的表达卢克基因在控制之下ICS1推广者也与推广者互动EDS1，PAD4而且PBS3基因(Zheng et al.;2015)，揭示了CBNAC/NTL9可能协同调控这4个SA合成相关基因，进而调控植物SA的积累。在番茄中太平洋标准时间dc3000诱导的表达SAMT1而且SAMT2在JA2L-AS植物中，SA甲基转移酶编码显著减弱，GFP-JA2L蛋白的启动子中含有NAC核心结合位点的片段富集SAMT1而且SAMT2表明JA2L通过激活两个番茄SAMT基因的转录来抑制SA的积累，SAMT1而且SAMT2(Du等。2014)．

JA信号中的NACs

茉莉酸盐(JA)和乙烯(ET)是关键的防御信号分子，介导JA/ET信号，调节对坏死性生物和食草性昆虫的免疫(Glazebrook2005；Pieterse等人。2012；Shigenaga和Argueso2016；Zhang等。2017)．在拟南芥中，JA-和Psmes4326诱导的表达ANAC019，ANAC055而且ANAC072依赖于MYC2, JA信号的主要调节器(Kazan和Manners2013)， ChIP实验证实了MYC2与基因的启动子中G盒元件的相互作用ANAC019，ANAC055而且ANAC072基因，表明表达的ANAC019，ANAC055而且ANAC072基因被MYC2通过直接相互作用激活(Bu et al。2008；郑等。2012)．在anac019 anac055双突变植株，ja诱导表达营养贮藏蛋白1(VSP1),LIPOXYGENASE2(LOX2)减弱，而ja诱导VSP1而且LOX2过表达的转基因植物表达量增加ANAC019或ANAC055这意味着ANAC019和ANAC055作用于MYC2的下游，以调节ja信号的防御反应(Bu et al.;2008)．在水稻中，编码JA生物合成酶脂氧合酶(LOX)、烯氧合酶2 (AOS2)和OPDA还原酶7 (OPR7)的基因表达上调rim1突变体和快速和大量的内源性JA积累rim1这表明RIM1可能代表JA信号通路中的一个新的分子链接(Yoshii et al。2010)．TaNAC1-过表达抑制了抗性相关基因的表达水平PR1而且PR2参与SA信号和AtWRKY70作为JA-和sa信号通路之间的连接节点(Wang et al.;2015年,一个)．

ABA信号中的NACs

脱落酸(ABA)是一种众所周知的应激激素，ABA信号在植物免疫中起着重要作用(Lievens et al.)。2017)．9 -独联体环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCEDs)是ABA生物合成的限速酶，而CYP707As通过催化ABA代谢负调控ABA的积累(Lievens et al.。2017)．JA2-SRDX-1番茄植株ABA水平降低，ABA表达降低NCED1，表明JA2调节NCED1ABA生物合成在番茄中的表达(Du等。2014)．进一步的生化实验表明，JA2特异性地与NAC核心结合位点相互作用NCED1启动子和选择性激活的表达NCED1证实了JA2通过直接结合的启动子调控ABA的生物合成NCED1(Du等。2014)．在大米中，过度表达ONAC066显著抑制ABA相关基因的表达，降低内源ABA水平，但不影响SA和JA相关基因以及内源SA和JA水平(Liu et al.;2018)．Y1H实验表明，ONAC066直接结合到的启动子LIP9而且NCED4来调节它们的表达(Liu et al。2018)．人们还发现HvNAC6-RNAi植物显示ABA水平的光/暗节律改变，两个ABA生物合成基因的表达受损HvNCED1而且HvNCED2， ABA偶联酶基因表达升高HvBG7，基础抗性受损使用Bgh外源施用ABA。这些观察结果表明HvNAC6通过调节ABA水平的昼夜控制来调节ABA信号(Chen等。2013)．比较转录组分析发现了一个ABA生物合成基因脱落醛氧化酶诱导了大量aba应答基因的表达使用Bgh在ataf1植物和那个使用Bgh拟南芥内源ABA含量的诱导降低依赖于ATAF1，这表明ATAF1减弱了ABA信号，从而有效地抵抗了拟南芥的渗透抗性使用Bgh詹森等。2008)．然而，观察到ANAC019/ANAC055/ anac072介导的气孔免疫PsmES4326不需要ABA信号，尽管他们的Psmes4326诱导的表达依赖于ABA信号通路(Zheng等。2012)．

NAC TF活性的调控

mirna介导的NAC转录丰度调控

miRNAs是一种小的、单链的、非编码的rna，可以微调其靶基因的转录丰度，从而在植物免疫中发挥作用(Seo et al。2013)．生物信息学和实验分析揭示了一些南汽基因是几种保守mirna的靶点，mirna介导的NAC转录因子丰度调控是调控植物细胞中NAC转录因子活性的机制之一。拟南芥NAC4(ANAC079/080)，是六项指标之一miR164在负调控作用下，可促进病原体诱导的细胞死亡miR164李等。2017)．的NAC4-过度表达植物和mir164a，mir164b而且mir164c突变株接种无毒株后，细胞死亡明显增强太平洋标准时间DC3000 (AvrRpm1)．表达动力学NAC4而且miR164感染后太平洋标准时间DC3000 (AvrRpm1),NAC4-miR164原生质体的裂解实验证明了这一点NAC4的消极作用对表达进行微调miR164通过特定的解理NAC4mRNA在NAC4促进HR细胞死亡(Lee等。2017)．在水稻中，miR164a抑制蛋白的表达OsNAC60而miR164a的过表达导致对该病毒的敏感性增强m . oryzae王等。2018年,一个)．有人还指出TaNAC21/22和tae-miR164在小麦中表现出不同的表达模式柄锈菌striiformisf . sp。triticitae-miR164裂解了TaNAC21/22两者都是基因TaNAC21/22和tae-miR164基因在烟叶中瞬时共表达(Feng et al.;2014)．

NAC蛋白的翻译后修饰

翻译后修饰，如磷酸化和泛素化可以影响植物细胞中蛋白质的活性、分布和丰度，并与植物免疫有关(孟和Zhang2013；周与曾2017)．在水稻中，与PCD相关的OsNAC4的核定位对PCD至关重要。OsNAC4在被一株毒株感染后被转移到细胞核内Acidovorax avenae；然而，由于缺乏staurosporine(一种有效的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶抑制剂)，OsNAC4在细胞核中的积累量减少，这表明OsNAC4进入细胞核的转运可能受到磷酸化的调节(Kaneda等。2009)．番茄SlNAC1与双病毒复制增强(REn)蛋白相互作用番茄卷叶病毒，是番茄对细菌病原体免疫所必需的(Selth et al。2005；Huang等。2013)，且在蛋白酶体特异性抑制剂MG132或MG115存在时稳定，表明植物细胞中SlNAC1泛素化(Huang et al.;2013)．最近研究发现，在植物细胞核中，NAC1与SEVEN IN ABSENTIA家族成员SINA3特异性相互作用，SINA3是一种功能性泛素E3连接酶，能够促进NAC1降解在足底聚泛素化(Miao et al.;2016)．SlNAC1在番茄免疫中的功能很可能是由SINA5调节的。此外，水稻pcd相关的RIM1被JA处理破坏稳定，并被26S蛋白酶体复合体降解(Yoshii等。2010)．

与其他蛋白质的相互作用

许多tf通过与其他蛋白质(包括其他类型的tf)相互作用来发挥其生化功能，协调调节其靶基因的表达或增强其与蛋白的结合能力独联体-目标基因启动子中的元素(Puranik et al.;2012)．拟南芥CBNAC/NTL9，一种转录抑制因子(Kim et al.;2007 b的负调控因子SNI1发生物理相互作用PR1表达式。SNI1增强了CBNAC/NTL9的dna结合活性独联体-启动子中的元素PR1，表明CBNAC/NTL9与SNI1协同作用，是一种转录抑制因子PR1从而作为拟南芥免疫的负调节因子(Kim et al。2012)．另一种是CBNAC/NTL9与CRWN1相互作用，CRWN1是拥挤细胞核家族的成员，被认为是lamin样候选者。CRWN1与CBNAC/NTL9的相互作用增强了CBNAC/NTL9与蛋白启动子的结合PR1基因，增加了CBNAC/NTL9的抑制功能PR1Guo et al.;2017)．此外，ANAC019/ANAC055/ANAC072抑制，而TCP8和TCP9, TEOSINTE分支1的两个成员，CYCLOIDEA和PCF (TCP)家族的tf增强ICS1在病原菌感染过程中的表达(Zheng等;2012；Wang等。2015 b)．ANAC019与TCP8相互作用，这种相互作用可能参与了对ANAC019的调控ICS1表达调节SA积累(Wang et al。2015 b)．

免疫相关NACs调控的靶基因

转录活动

大多数具有功能特征的NAC tf已被证明具有转录激活剂功能。拟南芥ATAF1、NTL6、水稻OsNAC6、ONAC122、ONAC131、OsNAC111和RIM1、大麦HvNAC6、番茄SlSRN1和棉花GhATAF1是酵母或植物原生质体中的转录激活因子(Jensen等。2007；Lu等人。2007；Nakashima等人。2007；吉井等人。2009；Seo等人。2010；Sun等人。2013；Yokotani等。2014；他等人。2016)．有趣的是，小麦TaNAC1不显示转录活性，尽管它在c端有一个转录激活域(Wang et al。2015年,一个)．另一方面，少数具有已知生物学功能的NAC蛋白是转录抑制因子。拟南芥CBNAC/NTL9和NAC4作为转录抑制因子(Kim等。2007 b；Lee等人。2017)．值得注意的是，之前的研究表明ANAC019、ANAC055和ANAC072具有转激活活性(Tran et al.;2004；Bu等。2008）;然而，最近的一项研究表明，这三种NAC tf也可能通过结合到转录抑制因子而发挥作用ICS1启动子和抑制其表达(Zheng et al.;2012)．NAC tf的这种双重转录能力，既可以作为激活剂，也可以作为抑制剂，可能是通过招募不同的转录伙伴或与之相互作用来实现的。

DNA结合位点

NAC蛋白作为转录因子，通过与下游靶基因启动子中的靶位点结合来发挥其生物学功能，从而驱动靶基因的转录。一个包含CATGT和CACG的NAC识别序列(NACRS)被认为是植物中一些胁迫响应型NAC的保守核心结合位点(Tran et al。2004)和单个NACRS可能足以驱动NAC tf与靶基因启动子的结合(Lindemose et al.。2014)．免疫相关的ATAF1、ANAC019、ANAC055和ANAC072已被证明能够在应激反应基因中与这个NACRS核心位点结合(Tran等人。2004；Lindemose等人。2014)．体外结合实验表明，ANAC019直接结合到防御基因启动子中的CATGT和CACG基序VSP1(Bu等。2008)．启动子中NACRS核心CGT[G/A]旁的侧翼碱基可能决定了不同NAC tf在体内的结合特异性和微调亲和力(Lindemose等。2014)．拟南芥CBNAC/NTL9能够结合到由GCTT核心序列组成的钙调素结合NAC结合序列(CBNACBS) (Kim等人)。2007 b)，而拟南芥NAC4含有9 bp的一致结合序列ACAAGCAAC (Lee et al.;2017)．基因组下拉试验确定了一个25 bp特异性的富含a / t的一致结合序列，重复[GC]AAA基序，用于ATAF2，转录分析证实该结合序列足以促进ATAF2介导的基因转录，其启动子包含该一致序列(Wang和Culver2012)．根据目前的知识，免疫相关的NAC tf可能具有不同的DNA结合位点，以调节下游靶基因的转录，从而发挥其在植物免疫中的生物学功能。

目标基因

DNA结合序列的实验鉴定，基因启动子中DNA结合位点存在的生物信息学分析和共表达模式的比较分析，以及体内DNA结合事件的ChIP验证，能够表征假定的靶基因，其转录受特异性免疫相关NAC tf的调控(表2)1)．在拟南芥中，SA生物合成基因ICS1，PAD4，EDS1而且PBS3为ANAC019/ANAC055/ANAC072的靶标(Zheng等。2012),而ICS1防御基因PR1是CBNAC/NTL9的靶标(Kim et al.;2012；郑等。2015)．Microarray、ChIP和qRT-PCR分析鉴定出至少3个nac4靶向基因LURP1，WRKY40而且WRKY54，其作为细胞死亡的负调节因子(Lee et al。2017)．拟南芥NTL6的活性形式结合在- 105到- 76 bp的区域PR1启动子体外诱导表达PR1，PR2而且PR5通过直接结合到其启动子中的保守序列(Seo et al。2010)，而水稻OsNAC111被证明能够增强防御基因的启动子活性PR2而且PR8Yokotani等。2014)．基因芯片分析显示，许多非生物和生物胁迫诱导基因在水稻中表达上调OsNAC6-过度表达的水稻植株。在这些上调的应激诱导基因中，LOC_Os01g73200(AK104277，编码为阳离子过氧化物酶)和LOC_Os04g25060(AK110725，编码一个含有保守DUF26结构域的蛋白)通过瞬时转激活试验被鉴定为OsNAC6的假定靶基因(Nakashima et al.;2007)．在番茄中，JA2L靶向SA代谢基因SAMT1而且SAMT2通过与启动子中的NAC核心结合位点结合;而JA2特异性地与NAC核心结合位点相互作用NCED1启动子和选择性激活的表达NCED1(Du等。2014)．然而，其他报道的与免疫相关的NAC tf的靶基因仍有待鉴定。

在过去的20年里，功能研究已经确立了我们目前对数十种NAC tf的功能的认识，它们通过对不同免疫信号的影响，作为植物免疫各个方面的关键调节因子，并作为病原体效应物的毒力靶点，抑制寄主植物免疫或有利于病原体复制。这些与免疫相关的NAC tf的功能及其作用机制为我们理解植物对病原体的免疫调控提供了新的视角。进一步的研究应集中在以下三个方面。首先，发现了新的与免疫相关的NAC tf。作为一个相对较大的转录因子家族，使用敲除/敲低和过表达方法进行家族范围的功能研究将发现新的与免疫相关的NAC转录因子，重点是重要经济作物中的NAC转录因子。在这方面，CRES-T、标签线、RNAi和反义技术都有助于分析NAC tf的生物学功能。例如，通过融合NAC蛋白与SRDX抑制结构域(超人抑制结构域X)实现的嵌合抑制基因沉默技术CRES-T系统，成功鉴定了一些与免疫相关的NAC tf，如ATAF1、OsNAC111和JA2。其次，需要深入了解免疫相关NAC tf的调控网络。进一步的生物化学、遗传和分子研究将有助于阐明免疫相关NAC tf在靶基因转录调控中的详细机制，以及这些免疫相关NAC tf如何融入成熟的免疫信号网络。另外，通过高通量方法对全基因组dna结合位点和特异性进行全球测绘，将发现和描述免疫相关NAC tf的调控网络。 Third, emphasis should be given to the potential application of immunity-related NAC TFs. The NAC TFs possess a great potential in improvement of disease resistance in economically important crops. This can be achieved by directly manipulating the expression of the immunity-related NAC TFs via overexpression or knockout/knockdown approaches and by modifying the binding sites in promoters of the immunity-related NAC TFs-regulated target genes through CRISPR/Cas9 genome editing. Notably, some immunity-related NAC TFs such as ATAF1, ATAF2 and CBNAC/NTL9 show distinct and even opposite functions in immunity against necrotrophic and biotrophic pathogens in dicot and monocot plants. Thus, risks from pleiotropic effect of NAC TFs on plant immunity against different pathogens as well as on abiotic stress tolerance and agronomic traits must be taken into consideration when immunity-related NAC TFs are used for genetic improvement of disease resistance in crop plants.

AP2 /小块土地:

Apetala2/乙烯响应因子

使用Bgh：

Blumeria茎f . sp。hordei

英国达人：

Blumeria茎f . sp。tritici

bHLH:

基本helix-loop-helix

bZIP:

基本亮氨酸拉链域

CAMTA:

cam结合转录激活剂

CBNAC:

钙调素结合NAC蛋白

CBNACBS:

钙调素结合NAC结合序列

CF:

文化过滤

巨细胞病毒:

黄瓜花叶病毒

呃:

内质网

指数:

Effector-triggered免疫力

获取:

双子病毒代表a结合

现病史:

接种后小时

人力资源:

过敏的反应

JUB1:

JUNGBRUNNEN1

MYMIV:

绿豆黄花叶印度病毒

南京:

NAM, ATAF和CUC

NACRS:

NAC识别序列

NF-Y:

核因子Y

NTL:

具有跨膜基序样的NAC

OE:

超表达

纤毛运动:

程序性细胞死亡

PTI:

PAMP时/ MAMP DAMP-triggered免疫力

RDV:

水稻矮缩病毒

RNAi:

RNA干扰

TCV:

萝卜皱病毒

TF:

转录因子

提示:

TCV-interacting蛋白质

TLCV:

番茄卷叶病毒

TM:

跨膜

烟草花叶病毒:

烟草花叶病毒

中收取:

病毒引起的基因沉默

WDV:

小麦矮缩病毒

我们感谢普渡大学的Tesfaye Mengiste博士对手稿的建议和修改。

资金

通讯作者实验室的研究得到了国家重点研发计划项目(No. 2016YFD0100600)和现代农工技术研究体系基金(CARS-26-11)的资助。

数据和材料的可用性

不适用。

作者及隶属关系

1. 浙江大学生物技术研究所，水稻生物学国家重点实验室，农业部作物病虫害重点实验室，杭州310058

   袁曦，王辉，蔡佳婷，李大勇，宋凤鸣

贡献

XY和FS撰写稿件;HW, JC和DL对手稿的部分内容进行了讨论。所有作者都阅读并批准了最终的手稿。

相应的作者

对应到凤鸣歌．

伦理批准并同意参与

不适用。

发表同意书

不适用。

相互竞争的利益

作者宣称他们之间没有利益冲突。

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