上海交通大学何亚文团队发现宿主苯甲酸抑制植物病原黄单胞菌降解4-羟基苯甲酸的分子机制

学术   科学   2024-08-17 16:39   北京  
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https://doi.org/10.1186/s42483-024-00259-4
黄单胞菌是黄单胞菌属(Xanthomonas)细菌的统称,因其合成芳烃多烯类黄色色素而得名。据统计,黄单胞菌属有26个种、50多个亚种,大部分成员是植物病原细菌,可以侵染400多种主粮和经济作物,包括水稻、小麦、柑橘、番茄、胡椒、木薯、香蕉、大豆、十字花科蔬菜和油料作物等,造成严重的经济损失。植物在抵御病原菌侵染过程中会合成大量的酚类化合物,然而黄单胞菌能够快速感应酚酸存在,启动酚酸降解途径,消除酚酸逆境,从而帮助黄单胞菌更好地侵染植物。因此,研究宿主植物如何控制黄单胞菌对其酚类物质的利用,不仅是研究黄单胞菌-植物互作中一个重要科学问题,也为探索病害防治新策略提供理论支撑。
Phytopathology Research今日在线发表了上海交通大学题为“Host plant-derived benzoic acid interferes with 4-hydroxybenzoic acid degradation in the phytopathogen Xanthomonas campestris by competitively binding to PobR”的文章。野油菜黄单胞菌野油菜致病变种(Xanthomonas campestris pv. campestris, Xcc)是十字花科蔬菜黑腐病的病原体,在侵染过程中可诱导宿主植物产生水杨酸和4-羟基苯甲酸 (4-HBA)。Xcc已被证明可通过受体蛋白 PobR和4-羟基苯甲酸双加氧酶PobA依赖的途径感知并降解宿主植物来源的4-HBA。本研究利用pobA转录水平报告菌株XC1::PpobA-gusA,评估了13种4-HBA结构类似物干扰pobA转录的能力。结果发现,苯甲酸(BA)能够以剂量依赖型方式有效降低pobA转录水平。Xcc不产生也不降解 BA;然而向含有4-HBA的Xcc培养物中外源添加BA会显著降低4-HBA降解速率。此外,在Xcc培养物中单独添加BA不会影响pobApobR的转录;但在含有4-HBA的Xcc培养物中添加BA会显著降低这两个基因的转录水平。ITC和EMSA分析表明,BA能够以中等亲和力结合4-HBA受体PobR,干扰4-HBA/PobR复合物与pobA启动子的结合,从而抑制pobA转录和4-HBA降解。进一步研究表明,Xcc诱导甘蓝在感染部位周围产生更多的BA;在BA存在的情况下,Xcc对甘蓝的致病力显著降低。这些结果表明甘蓝能够利用BA与PobR竞争性结合来抑制pobA转录和4-HBA降解,从而降低Xcc的致病能力。由此可见,BA具有抗Xcc感染杀菌剂的开发潜力。

图1. BA抑制pobA转录和4-HBA降解速率

图2. BA能够结合PobR,抑制PobR/4-HBA复合物与pobA启动子的结合

图3. 100 μM BA处理降低了XC1对甘蓝的致病力

上海交通大学生命科学技术学院何亚文教授为该文的通讯作者,博士后陈博为第一作者。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金(No. 31972231和No. 32172355)及上海农乐生物制品股份有限公司的项目资助。

何亚文教授团队隶属于上海交通大学生命科学技术学院、微生物代谢国家重点实验室、代谢与发育科学国际合作联合实验室,研究方向为植物病原微生物群体感应与生物农药合成生物学。团队研究内容主要包括: (1) 以植物病原黄单胞菌为研究对象,研究群体感应和感应退出的分子机制以及这些机制在病原菌侵染过程中的作用;研究菌黄素的生物合成机制及其与其它生物合成途径的代谢互作调控网络。(2) 基于黄单胞菌–植物互作分子机制,以黄单胞菌为靶标,与企业密切合作,通过合成生物学等方法研发新型微生物源代谢产物农药和生物肥料,服务于高效绿色循环农业。

Cite this article:

Chen, B., Zhou, L., Song, K. et al. Host plant-derived benzoic acid interferes with 4-hydroxybenzoic acid degradation in the phytopathogen Xanthomonas campestris by competitively binding to PobR. Phytopathol Res, 2024, 6, 40. https://doi.org/10.1186/s42483-024-00259-4


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Phytopathology Research是我国植物病理学科的第一本英文期刊,由中国科协主管,中国植物病理学会和中国农业大学联合主办,与Springer Nature旗下BMC合作在线出版,与中国农业大学出版社合作纸质出版,于2019年1月正式刊载文章。期刊采用开放获取形式,刊载涵盖植物病理学学科基础和应用研究,现已被DOAJ、Scopus、SCIE等数据库正式收录,2022年获得首个SCI影响因子3.955 (Q1),2023年最新影响因子3.4 (Q2);入选中国科学院期刊2区。期刊主编由中国农业大学彭友良教授担任,与全球11个国家的53位行内知名专家组成编委会。目前Phytopathology Research所有稿件处理费用(APC)均由中国植物病理学会资助,作者无需支付任何费用。官方网站:

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