植物の二次代謝産物の生産につながるエリシター信号変換

植物の二次代謝産物は、医薬品、食品添加物、フレーバー、その他の産業材料のユニークなソースです。そのような代謝産物の蓄積は、さまざまなエリシターまたはシグナル分子を含むストレスを受けた植物でしばしば発生します。二次代謝産物のエリシター誘発生産の根底にある信号伝達経路を理解することは、商業生産を最適化するために重要です。この論文は、次のような植物の二次代謝産物の生産につながるエリシター信号変換のいくつかの側面についての進展をまとめたものです。嫌悪決定因子および対応する植物Rタンパク質。ヘテロトリメリックおよび小さなGTP結合タンパク質。イオンフラックス、特にCa2+流入、およびCa2+シグナル伝達。媒体アルカリ化と細胞質酸性化;酸化的バーストおよび反応性酸素種;イノシトール三リン酸および環状ヌクレオチド（cAMPおよびCGMP）;サリチル酸と一酸化窒素;ジャスモネート、エチレン、およびアブシジン酸シグナル伝達。アレンオキシド合成酵素依存性ジャスモン酸塩やヒドロペルオキシドリアーゼ依存性C12およびC6揮発物などのオキシリピンシグナル。リゾホスファチジルコリン、ホスファチジン酸、ジアシルグリセロールなどの他の脂質メッセンジャーと同様に。これらのすべての信号成分は、植物の二次代謝産物の蓄積を誘導するために、誘導者によって直接的または間接的に採用されています。異なるシグナル伝達経路間のクロストークは、植物の防御応答で非常に一般的であるため、エリシターとジャスモン酸、ジャスモン酸、エチレンなどのこれらのシグナル伝達経路の間のクロストーク、およびこれらのそれぞれが反応性酸素種と個別に説明されています。また、このレビューでは、転写因子へのまたはまたは転写因子への複数のシグナル伝達経路の統合、およびタンパク質のリン酸化と脱リン酸化を介したエリシターシグナル伝達ネットワークの上記のシグナル成分の結合も強調しています。トランスクリプトームおよびメタボロームレベルでのエリシターシグナル伝達と植物の二次代謝に関するいくつかの視点も提示されています。

Plant secondary metabolites are unique sources for pharmaceuticals, food additives, flavors, and other industrial materials. Accumulation of such metabolites often occurs in plants subjected to stresses including various elicitors or signal molecules. Understanding signal transduction paths underlying elicitor-induced production of secondary metabolites is important for optimizing their commercial production. This paper summarizes progress made on several aspects of elicitor signal transduction leading to production of plant secondary metabolites, including: elicitor signal perception by various receptors of plants; avirulence determinants and corresponding plant R proteins; heterotrimeric and small GTP binding proteins; ion fluxes, especially Ca2+ influx, and Ca2+ signaling; medium alkalinization and cytoplasmic acidification; oxidative burst and reactive oxygen species; inositol trisphosphates and cyclic nucleotides (cAMP and cGMP); salicylic acid and nitric oxide; jasmonate, ethylene, and abscisic acid signaling; oxylipin signals such as allene oxide synthase-dependent jasmonate and hydroperoxide lyase-dependent C12 and C6 volatiles; as well as other lipid messengers such as lysophosphatidylcholine, phosphatidic acid, and diacylglycerol. All these signal components are employed directly or indirectly by elicitors for induction of plant secondary metabolite accumulation. Cross-talk between different signaling pathways is very common in plant defense response, thus the cross-talk amongst these signaling pathways, such as elicitor and jasmonate, jasmonate and ethylene, and each of these with reactive oxygen species, is discussed separately. This review also highlights the integration of multiple signaling pathways into or by transcription factors, as well as the linkage of the above signal components in elicitor signaling network through protein phosphorylation and dephosphorylation. Some perspectives on elicitor signal transduction and plant secondary metabolism at the transcriptome and metabolome levels are also presented.