華中農業大學陳惠蘭課題組通過蛋白組篩選出多個響應青枯菌效應蛋白的馬鈴薯基因!

2021-02-23 植物微生物最前線

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是重要的糧菜兼用作物，也是重要的工業生產原料。由青枯菌（Ralstonia solanacearum）引起的青枯病（Bacterial wilt）是馬鈴薯生產中危害最大的細菌性病害，然而由於馬鈴薯抗病種質資源的缺乏和病原菌-茄科雷爾氏菌，也就是青枯菌的複雜性，人們對馬鈴薯-青枯菌互作機制的了解尚淺，導致馬鈴薯抗青枯病育種工作進展極其緩慢。演化型 IIB青枯菌效應蛋白作為擾亂馬鈴薯免疫的最重要武器，前人對其毒力成員構成及功能研究較少，深入的互作機制的研究更是鮮有報導。因此，演化型 IIB青枯菌效應蛋白的毒力功能研究亟待展開。青枯菌UW551是演化型 IIB中的高致病力菌株，通過III型分泌系統（T3SS）分泌效應蛋白來幹擾植物的免疫反應，是菌株發揮毒力功能的重要因素。

近日，華中農業大學陳惠蘭課題組在Molecular Plant-Microbe Interaction 期刊上發表了題為Proteomic analysis of potato responding to the invasion of Ralstonia solanacearum UW551 and its type III secretion system mutant的研究論文，報導了馬鈴薯蛋白組的差異分析篩選出的21個差異表達蛋白（DAPs），同時通過鑑定發現其中4個基因與青枯病抗性相關。 

該研究基於青枯菌Ⅲ型分泌系統（T3SS）突變後，利用前期建立的青枯菌侵染的可視化體系，發現了青枯菌野生型和突變體在侵染過程中的差異（圖1）。通過蛋白組學篩選出在接種野生型青枯菌和T3SS突變體菌株後的馬鈴薯根部的差異表達蛋白(DAPs)。

圖1. III型分泌系統對於馬鈴薯青枯菌的核心致病因子

a.T3SS突變體菌株喪失致病力；b.T3SS突變體菌株無法正常侵染植株；c.T3SS突變體菌株無法正常定植

同時，對部分差異表達蛋白進行了初步的篩選鑑定，找到多個能夠調控青枯病抗性的基因（圖2）。該研究發現了多個能夠在青枯菌侵染時發揮功能的蛋白，同時鑑定發現其中一些基因的蛋白豐度受到多個效應蛋白的影響。有助於深入了解青枯菌侵染機制和致病機理，為植物對青枯病的防治、抗性資源的篩選鑑定提供了參考，又為研究青枯菌與馬鈴薯互作提供一個新的思路和技術方案。  

圖2. 目的基因沉默改變了本氏煙對青枯病的感病性

a.與對照（TRV:00）相比， 4個目的基因沉默的菸草接種青枯菌的生存率存在顯著差異；b. 與對照（TRV:00）相比， 4個目的基因沉默的菸草接種青枯菌的發病表型存在明顯差異。

華中農業大學園藝林學學院農業農村部馬鈴薯生物學與生物技術重點實驗室博士研究生王炳森與貴州省農業科學院副研究員何天久為該論文的共同第一作者，華中農業大學園藝林學學院陳惠蘭教授為該論文的通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金和貴州省農業科學院自主創新基金等項目資助。

 

原文連結：

https://apsjournals.apsnet.org/doi/pdf/10.1094/MPMI-06-20-0144-R

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