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中国科学家发现防御青枯病的新机制

2018-01-10 14:56 | 作者: 中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所 | 标签: 青枯病

12月19日,Plant Biotechnology Journal杂志在线发表了上海逆境生物学研究中心Alberto Macho研究组题为“The Ralstonia solanacearum csp22 peptide, but not flagellin-derived peptides, is perceived by plants from the Solanaceae family”的研究论文。该研究揭示了能被茄科植物所感知的第一个青枯菌的病原分子和其受体,并且提出通过属间的受体转移(或者导入)能够提高植物对青枯菌的抗性。

由细菌性病原体导致的植物病害是威胁世界性粮食安全的重要因素。而造成植物青枯病的青枯菌,因具有杀伤力强,持续时间长,宿主与分布范围广等特点,被认为是破坏性最强的植物细菌病原体。它可以侵染50个科250多种植物,包括一些重要的粮食作物,例如土豆,西红柿,烟草,香蕉,青椒和茄子等,可造成巨大的经济损失。

病菌入侵植物时,植物免疫系统可以探测到保守的细菌病原分子,从而启动免疫反应以阻止疾病的发生。但是我们对于青枯菌的病原分子的了解还非常有限。在大多数病菌中,鞭毛蛋白(帮助细菌运动的一个结构)是主要的病原分子,植物可通过感知鞭毛蛋白的一些区域来激起免疫反应。然而青枯菌通过进化,改变了鞭毛蛋白上最保守的一个区域,从而逃避了植物的感知。但这些都是在模式植物中证实的,本篇文章中用纯化的鞭毛蛋白处理茄科植物(茄科植物是青枯菌的主要宿主,也是重要的经济作物),结果表明青枯菌的鞭毛蛋白不能引起茄科的免疫反应。因此,找到能够被茄科植物所能感知的病原分子对于抵抗青枯菌有重要的意义。本文通过测试其他病原分子,发现青枯菌中含有的冷激蛋白(Cold-Shock Protein,CSP)能够引起一些茄科植物的免疫反应。CSP 是病原菌在逆境条件下,比如暴露在不适宜的环境条件或者在侵染植物时所产生的一种蛋白。茄科植物西红柿和烟草等植物中感知CSP以激活植物免疫系统的受体叫做CORE,而那些缺乏CORE的植物,比如拟南芥,则不能感知CSP。我们发现用纯化的CSP 预处理西红柿能够显著提高其对青枯菌的抗性。另外,在拟南芥中过表达CORE受体也可以提高拟南芥对青枯菌的抗性。

该项工作研究结果具有潜在的应用价值,通过受体CORE的导入来提高植物对青枯菌的抗性,特别是那些不能感知CSP 的经济作物,比如非茄科植物和一些重要的茄科农作物,使植物获得更多一层的防护。

博士生魏雅丽为本文的第一作者,Alberto Macho为通信作者。该工作得到了中国科学院、中国国家自然科学基金和青年千人计划资助。

文章链接: onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.12874/abstract


青枯菌CSP能够激起CORE过表达的烟草更强的免疫反应


CORE受体过表达的拟南芥对青枯菌有更强的抗性

 

来源:中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所

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