南京農大作物疫病團隊聚焦「作物大戰病原菌」—新聞—科學網

2020-11-28 科學網

 

作物疫病是農業生產上的一類毀滅性病害，每年導致我國大豆、馬鈴薯、棉花、蔬菜和果樹等作物的直接經濟損失高達數百億元。

1月28日，南京農業大學作物疫病團隊在《分子植物》上同時在線發表兩篇論文，成果聚焦病原菌的致病因子，從不同角度對效應子攻擊植物以及植物的抗性機理進行深入探究，為涉及糧食安全的科技前沿問題先手把脈。

南京農業大學植物保護學院院長、作物疫病研究團隊王源超教授介紹，疫病菌在致病的過程中分泌大量效應子（Effectors）破壞植物的抗病性，而植物則通過識別特定效應子產生抗性，因此效應子是病原菌致病和植物抗病的關鍵因素。此次發表的兩項成果為改良作物抗病性提供了重要的理論支撐和抗性資源。

其中，「A Phytophthora capsici effector targets ACD11 binding partners that regulate ROS-mediated defense response in Arabidopsis thaliana」一文，明確了辣椒疫黴菌一種精細的致病機理，即RxLR207 對於辣椒疫黴菌而言，是一種既不能缺失又「過猶不及」的效應子。

據了解，該研究通過遺傳學和分子生物學等手段解析了辣椒疫黴菌效應子 RxLR207調控寄主活性氧迸發介導的寄主抗病反應。通過篩選發現 RxLR207 直接作用於擬南芥中的一組與植物免疫系統的重要調控因子ACD11 (accelerated cell death11)互作的未知功能蛋白BPA1 (binding partner of ACD11)和BPLs (BPA1 Like proteins)。

研究顯示這組蛋白通過穩定細胞中的 ACD11 來影響後者介導的活性氧爆發與細胞死亡等細胞學過程來負調控寄主對辣椒疫黴菌的免疫力。同時，辣椒疫黴菌產生效應子RxLR207 作為武器，以此幹擾 BPA1/BPLs 的正常功能，促進病原菌活體階段到死體階段的轉變，引起植物發病。

通訊作者、南京農業大學作物疫病團隊竇道龍教授分析，該研究從未知功能靶標著手，成功鑑定到植物免疫系統中的一組新成員並解析其作用機制，突出利用效應子作為探針研究植物免疫系統這一策略的可行性和現實意義，為理解植物抗性發生機理與抗性調控途徑奠定了材料基礎，為植物與有害生物互作研究提供一個新思路。

另一篇研究「Phytophthora sojae effector PsAvh240 inhibits a host aspartic protease secretion to promote infection」是南京農業大學作物疫病團隊與中國科學院上海植物逆境生物學研究中心邢維滿研究員課題組合作完成的，從結構生物學和分子生物學角度解析了大豆疫黴菌致病因子PsAvh240發揮毒性功能的分子機制。隨後通過生化分析證明了PsAvh240通過結合大豆天冬氨酸蛋白酶GmAP1來阻止GmAP1外泌到質外體發揮抗病功能。

王源超表示，這項研究首次發現植物天冬氨酸蛋白酶參與質外體免疫來抵禦疫黴菌侵染，並且揭示了疫黴菌破壞植物質外體免疫的新策略：疫黴菌可以向「敵後」，即植物細胞內分泌效應蛋白來抑制植物天冬氨酸蛋白酶的外泌，拓寬了對植物與病原菌互作的認識。該研究還發現大豆天冬氨酸蛋白酶對不同疫黴菌均表現出抗病效果，為改良作物廣譜抗性提供新的基因資源。

相關論文信息：DOI：10.1016/j.molp.2019.01.017；

DOI：10.1016/j.molp.2019.01.018

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