植物大戰(zhàn)病原菌，誰來吹響“集結(jié)號”？南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物疫病團隊的最新研究發(fā)現(xiàn)了這個起到關(guān)鍵防御作用的“一級哨兵”——RXEG1。2月9日，該團隊在《自然—通訊》（Nature Communications）上發(fā)表研究長文，指出RXEG1是植物識別疫病菌的關(guān)鍵因子，同時揭示了植物識別病原菌侵染、激活自身免疫的新機制。
一年前，該團隊就在美國《科學(xué)》雜志發(fā)表研究長文指出，疫病菌攻擊植物時，會使出一招瞞天過海的“誘餌模式”（DECOY），即：疫霉菌在侵染植物早期，通過分泌糖基水解酶XEG1來攻擊植物細(xì)胞壁，植物通過抑制蛋白GIP1對XEG1的防衛(wèi)過程中，疫病菌又進(jìn)化出XEG1的酶活喪失突變體XLP1，作為“分子誘餌”來競爭性干擾GIP1，掩護(hù)XEG1對植物的攻擊。如今，圍繞植物大戰(zhàn)病原菌的科研故事又有了新的“續(xù)集”，該團隊成功揭示了植物如何識別XEG1，并激活自身免疫反應(yīng)的機制。
該研究通過系統(tǒng)分析煙草基因組中400多個編碼細(xì)胞膜富含亮氨酸重復(fù)（LRR）類受體，建立了一套基于病毒誘導(dǎo)基因沉默技術(shù)的植物L(fēng)RR類受體功能的高通量分析體系，成功鑒定到植物中識別疫病菌模式分子XEG1的受體蛋白RXEG1。隨后發(fā)現(xiàn)，RXEG1是植物識別XEG1后產(chǎn)生細(xì)胞壞死及防衛(wèi)反應(yīng)的關(guān)鍵因子，激活RXEG1能夠顯著提高植物對疫病菌抗病性。
高通量免疫受體篩選體系
論文第一作者，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院青年教師王燕博士給記者打了個比喻，RXEG1就像戰(zhàn)役中的“前哨”，它被激活后，會第一時間吹響植物大戰(zhàn)疫病菌的防御“集結(jié)號”，立即激發(fā)作物的抗病信號，全面啟動作物對抗疫病菌的應(yīng)急機制。
王燕告訴記者，RXEG1能夠識別不同疫霉菌和真菌分泌的致病因子XEG1家族蛋白，表明這個“哨兵”具有很強的“適用性”，即作為一個免疫受體能夠調(diào)節(jié)植物對不同病原菌的廣譜抗性。
論文通訊作者、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院教授王源超告訴記者，該研究建立了一套作物免疫受體的高效精準(zhǔn)定位體系，解決了科學(xué)家們過去“大海撈針”的技術(shù)障礙，有助于在不同作物中快速鑒定出關(guān)鍵免疫受體，加快對作物抗病資源的挖掘與利用，從而減少農(nóng)藥使用，有效提高農(nóng)作物的經(jīng)濟和社會效應(yīng)。
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物疫病團隊董莎萌教授、葉文武副教授以及來自美國俄勒岡州立大學(xué)Brett Tyler教授等也參與了本研究。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、公益性行業(yè)科研專項等項目的資助。
XEG1作用模式圖
據(jù)悉，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物疫病研究團隊以發(fā)展作物疫病高效防控策略與技術(shù)為目標(biāo)，長期聚焦于重要農(nóng)作物疫病菌的致病與變異機制，在不同層次探索農(nóng)作物抗病機制的形成過程與調(diào)控規(guī)律, 取得了一系列重要進(jìn)展，相關(guān)成果在Science、Current Biology、Nature Communications、Plant Cell、PLoS Pathogens等國際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表研究論文140余篇，被國際同行引用超過3000次，其揭示的病原菌致病新機制“誘餌模式”入選2017年度中國高校十大科技進(jìn)展。（李晨 許天穎 葉文武）
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