PLANT CELL | 齐俊生组/巩志忠组合作揭示了过表达大丽花轮枝菌分泌蛋白增加抗病性的分子机制
发布日期:2021-09-03 浏览次数:  信息来源:亚博网投合作西甲

      大丽轮枝菌是一种毁灭性的维管束土传植物病原真菌,能够侵染棉花、马铃薯等农作物。2021年9月1日,The Plant Cell在线发表了来自中国农业大学齐俊生研究组和巩志忠课题组合作题为“Verticillium dahliae effector VDAL protects MYB6 from degradation by interacting with PUB25 and PUB26 E3 ligases to enhance Verticillium wilt resistance”的研究论文。该研究揭示了拟南芥和陆地棉中过表达的大丽花轮枝菌分泌蛋白VDAL提高植物对大丽花轮枝菌的抗性的分子机制!该研究为植物在不诱导HR的情况下过度表达某些效应蛋白时增加抗病性提供了分子机制,并可能促进从病原真菌或细菌中寻找更多基因以设计植物抗病性。

      1817年,德国科学家就首次发现了大丽轮枝菌,这是一种通过土壤传播的病原真菌,它能破坏植物的水分和养分运输系统,迅速造成植物黄化萎焉枯死,曾与马铃薯晚疫病并列为世界头号检疫对象。1935年因棉种引进,该真菌从美国传入中国。该菌系的快速蔓延直接导致了上世纪90年代至本世纪初黄萎病在我国的大面积爆发,给棉花生产造成重创。



    更为可怕的是,大丽轮枝菌的寄主具有广谱性,它能侵染8科600多种植物,包括马铃薯、茄子、辣椒、莴苣、番茄、草莓等重要经济作物,以及牡丹、菊花、金银花等中药材和观赏植物香山红叶(黄栌)等,全球范围内由大丽轮枝菌引起的黄萎病每年造成愈千亿美元的直接经济损失。半个多世纪以来,研究人员一直致力于解析大丽轮枝菌引起植物落叶的遗传机制,围绕落叶性状表型鉴定、致病力分化特征、分子进化与基因检测方法等开展了一系列研究,以期为落叶型大丽轮枝菌的流行监测和预防控制提供理论依据与技术支撑,但一直未有突破。




    该研究发现大丽花轮枝菌 (V. dahliae) 分泌的 Asp f2 样蛋白 VDAL 在体外应用于棉花叶片时会导致叶片枯萎,但在拟南芥或棉花中过度表达时会增强对大丽花轮枝菌的抗性,而不影响植物生长与发育。



       进一步发现,VDAL 蛋白与拟南芥 E3 连接酶 PUB25 和 PUB26 (PUB) 相互作用,并在体外被 PUB 泛素化。然而,VDAL 不会被植物中的 PUB25 或 PUB26 降解。此外,pub25 pub26 双突变体显示出比野生型更高的对大丽花轮枝菌的抗性。通过酵母双杂交筛选发现PUB与转录因子 MYB6 相互作用,而MYB6 促进植物对黄萎病的抗性, PUB 能泛素化 MYB6 并介导其降解。有意思的是VDAL 与 MYB6 竞争结合 PUB,因此VDAL 增加植物对黄萎病抗性中的作用取决于 MYB6。
       综上所述,该结果表明植物进化出一种利用入侵效应蛋白 VDAL 来抵抗大丽花轮枝菌感染而不引起过敏反应 (HR) 的策略;或者半生物营养病原体可能会使用一些效应蛋白在感染期间保持植物细胞存活,以便从宿主细胞中获取营养。该研究为植物在不诱导HR的情况下过度表达某些效应蛋白时增加抗病性提供了分子机制,并可能促进从病原真菌或细菌中寻找更多基因以设计植物抗病性。
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