近日,,我院植物免疫研究團(tuán)隊(duì)在 Plant Physiology 期刊在線(xiàn)發(fā)表了題為“A serine-rich effector from the stripe rust pathogen targets a Raf-like kinase to suppress host immunity”的研究論文,。該研究鑒定到一個(gè)小麥條銹菌富含絲氨酸效應(yīng)子Pst27791,,揭示其通過(guò)靶向小麥感病激酶TaRaf46抑制植物免疫的分子機(jī)理,。我院郭軍教授為該論文的通訊作者,,博士研究生萬(wàn)翠萍為論文的第一作者。
由條形柄銹菌小麥專(zhuān)化型( Puccinia striiformis f. sp. tritici , Pst )引起的條銹病是我國(guó)小麥生產(chǎn)上的一種重要真菌病害,。研究病菌致病性及其變異機(jī)理,,對(duì)小麥條銹病可持續(xù)控制具有重要的指導(dǎo)意義。由于缺乏穩(wěn)定的遺傳轉(zhuǎn)化體系,,銹菌效應(yīng)子的研究相對(duì)滯后,。富含絲氨酸效應(yīng)子(Serine-rich effector)在抑制寄主免疫中發(fā)揮重要作用,但是目前有關(guān)該類(lèi)型效應(yīng)子的研究還相對(duì)較少,。
本研究首先通過(guò)序列分析表明條銹菌效應(yīng)子Pst27791為富含絲氨酸的分泌蛋白,。在本氏煙草葉片中瞬時(shí)過(guò)表達(dá) Pst27791 能夠抑制由flg22誘導(dǎo)的活性氧積累以及防御相關(guān)基因表達(dá)。進(jìn)一步創(chuàng)制了 Pst27791 過(guò)表達(dá)及RNAi轉(zhuǎn)基因小麥材料以分析其功能,。在 Pst27791 過(guò)表達(dá)株系中,,病菌侵染誘導(dǎo)的活性氧積累和抗病相關(guān)基因表達(dá)被顯著抑制,而 Pst27791 -RNAi株系對(duì)條銹菌抗性顯著增強(qiáng),,菌絲生長(zhǎng)發(fā)育受到顯著抑制,,表明Pst27791在條銹菌致病性中發(fā)揮重要作用。
通過(guò)酵母雙雜交及免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)證明Pst27791與小麥Raf-like MAPKKK家族激酶TaRaf46互作,。瞬時(shí)沉默 TaRaf46 發(fā)現(xiàn)其在小麥與條銹菌互作過(guò)程中發(fā)揮負(fù)調(diào)控作用,。進(jìn)一步創(chuàng)制了 TaRaf46 及 TaRaf46 -K95M(激酶失活突變)轉(zhuǎn)基因過(guò)表達(dá)小麥材料。過(guò)表達(dá) TaRaf46 降低了小麥對(duì)條銹菌的抗性并抑制了小麥MAPK級(jí)聯(lián)通路的激活,,而過(guò)表達(dá) TaRaf46 -K95M并未對(duì)條銹菌的致病性及小麥MAPK級(jí)聯(lián)通路產(chǎn)生顯著影響,,證實(shí)TaRaf46作為有活性的激酶抑制寄主免疫反應(yīng),促進(jìn)條銹菌侵染,。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),,在本氏煙中過(guò)表達(dá) Pst27791 可以增強(qiáng)TaRaf46的蛋白積累,推測(cè)Pst27791可能通過(guò)抑制本氏煙蛋白酶體途徑來(lái)穩(wěn)定TaRaf46的表達(dá),。此外,,瞬時(shí)沉默 TaRaf46 顯著減弱Pst27791促進(jìn)條銹菌侵染的能力,表明Pst27791的毒性功能受到TaRaf46的介導(dǎo),。
條銹菌效應(yīng)子Pst27791靶向TaRaf46抑制植物免疫的模式圖
條銹菌富含絲氨酸效應(yīng)子Pst27791作為重要的致病因子靶向寄主感病激酶TaRaf46,,抑制寄主活性氧積累、防御基因表達(dá)及MAPK級(jí)聯(lián)通路激活,,促進(jìn)條銹菌侵染,。該研究豐富和加深了我們對(duì)活體營(yíng)養(yǎng)寄生真菌致病機(jī)制及 Raf-like MAPKKK激酶在植物免疫中功能的理解,推動(dòng)了小麥抗銹病的種質(zhì)創(chuàng)新,,為植物銹病的持久綠色防控提供了理論依據(jù),。
本研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和教育部111項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助,。
原文鏈接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35567492/
編輯:劉小鳳
審核:郭 軍