孟祥宗课题组在The Plant Cell上发表了一篇题为The Arabidopsis Pleiotropic Drug Resistance Transporters PEN3 and PDR12 Mediate Camalexin Secretion for Resistance to Botrytis cinerea的研究论文，揭示了拟南芥中转运蛋白PEN3和PDR12通过介导植保素camalexin的跨膜转运而抵御灰霉菌B. cinerea侵染的新功能。
Camalexin (3-thiazol-2’-yl-indole) 是拟南芥中最主要的植保素，又被称为亚麻荠素，它是一种含硫的吲哚生物碱，也是十字花科植物特有的植保素。健康拟南芥植物中camalexin的含量很低，细菌、真菌、卵菌等营养型或腐生型病原菌的侵染几乎都能诱导拟南芥合成并在侵染部位积累camalexin，并在拟南芥抵抗这些病原菌入侵过程中发挥重要作用。
很多抗病次生代谢物需依赖于特定转运蛋白将其运输到病原菌入侵位点，才能有效发挥抗菌功能。该研究通过对拟南芥中PDR（Pleiotropic Drug Resistance）转运蛋白家族进行系统分析，发现其中的PEN3 (PENETRATION3)/PDR8和PDR12两个成员在拟南芥叶片中灰霉菌侵染位点被特异诱导表达。进一步的次生代谢物分析及遗传和细胞学研究发现，PEN3和PDR12是两个功能冗余的转运蛋白，两者共同介导灰霉菌入侵部位中植保素camalexin的跨质膜外向转运，进而抵御灰霉菌侵染。
除植保素camalexin外，本研究发现PDR8和PDR12还能转运色氨酸代谢过程中产生的其他抗病次生代谢物，表明这两个转运蛋白在拟南芥抗病过程中具有多重功能。另外，本研究还发现PEN3和PDR12基因的诱导表达受丝裂原活化蛋白激酶MPK3和MPK6及其底物转录因子WRKY33的调控，表明MPK3/MPK6-WRKY33这一信号传导模块协同调控植保素camalexin的合成及转运，从而保证camalexin被诱导合成后能被快速转运出植物细胞，发挥抗菌效应。
图 拟南芥转运蛋白PEN3和PDR12通过转运植保素camalexin及色氨酸代谢途径产生的其他抗病代谢物而抵御病原菌的侵染。
孟祥宗课题组实验师何云霞为该论文的第一作者，孟祥宗教授为通讯作者。密苏里大学张舒群教授和浙江大学徐娟教授也参与了该研究。该研究得到了国家自然科学基金项目的资助。