Nature Communications | 华中农大团队在核盘菌致病机理研究中取得新进展

学术 2024-11-01 21:15 内蒙古

本文来源：inature

植物病原体经常分泌效应物来增强其对植物的感染。对于坏死性植物病原体菌核盘菌，一种名为SsPEIE1的分泌蛋白在其毒力中起着至关重要的作用。在感染的早期阶段，SsPEIE1显著上调。此外，表达SsPEIE1的转基因植物对不同的植物病原体表现出更高的敏感性。

2024年10月30日，华中农业大学程家森团队在Nature Communications 在线发表题为“An effector essential for virulence of necrotrophic fungi targets plant HIRs to inhibit host immunity”的研究论文，该研究结果表明SsPEIE1通过与关键免疫因子AtHIR4相互作用抑制AtHIR4寡聚化介导的免疫应答，从而促进核盘菌感染。

进一步的研究表明，SsPEIE1与一种被称为超敏诱导反应（HIR）的质膜蛋白相互作用，从而抑制免疫反应。SsPEIE1是核盘菌对野生型拟南芥毒力所必需的，而对hir4突变体则不需要。此外，拟南芥hir2和hir4突变体表现出病原体相关分子模式引发的活性氧（ROS）爆发和水杨酸（SA）相关免疫基因诱导的抑制，所有这些都被SsPEIE1转基因植株表型复制。研究发现AtHIR4的寡聚化对于其介导免疫的作用至关重要，SsPEIE1通过与AtHIR4的竞争性结合抑制其寡聚化。值得注意的是，过表达AtHIR4的拟南芥和油菜籽对核盘菌的抗性均显著增强。

坏死性病原真菌分布广泛，造成重大农作物损失。预计随着气候变化，坏死因子对作物生产构成的重大挑战将增加。核盘菌是一种具有广泛宿主范围的破坏性子囊菌，可感染700多种植物，包括经济上重要的作物，如油菜、大豆、向日葵、甜菜和莴苣。油菜菌核病对许多作物造成了巨大的产量损失和经济损失。此外，由于其疾病周期的复杂性，这种真菌很难控制。研究核盘菌的发病机制及其与寄主植物的相互作用对于开发创新的、环保的核盘菌病控制策略至关重要。

植物已经进化出复杂多样的受体蛋白来与病原体相互作用。这些受体分布在细胞膜和细胞质中，监测病原体的活动，并产生各种针对病原体入侵的免疫反应。核盘菌病也不可避免地通过多种途径被植物识别。例如，其细胞壁中的几丁质被拟南芥细胞膜上的受体LYK5识别，通过共受体激酶CERK1向下游传递免疫信号。此外，这种坏死性真菌的各种分泌蛋白可以被植物膜上的受体识别，从而触发模式触发免疫（PTI）。PTI信号通路在细胞内快速传递信号，并启动早期植物免疫反应，包括活性氧（ROS）爆发、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）激活和抗病相关基因转录增加，以防御病原体入侵。

AtHIR4的过表达增强植物的抗性（图源自Nature Communications ）

相比之下，核盘菌病长期以来已经进化出一种强大的武器来对抗植物。许多研究表明，核盘菌病成功侵染植物与草酸（OA）和细胞壁降解酶（CWDE）的产生密切相关。OA在植物免疫反应中起着多种作用，这种真菌被宿主诱导分泌大量CWDE来分解植物细胞壁和消化植物细胞，最终促进成功感染。同样重要的是，小分泌蛋白也参与了核盘菌病的发病机制。尽管许多分泌蛋白被预测用于核盘菌病，但只有少数经过实证研究。核盘菌病通过向植物细胞分泌效应器来精细调节植物的免疫或代谢。分泌蛋白Sstil定位于植物细胞叶绿体中，并与CAS相互作用，抑制水杨酸通路相关免疫，促进真菌感染。SsCP1在质外体中与植物PR1相互作用以促进核盘菌病的感染，但它也可以被植物识别，通过水杨酸（SA）信号通路触发防御反应。最近，有报道称，SCP是核盘菌病的一种富含半胱氨酸的小分泌蛋白，可以被拟南芥RLP识别并引发植物免疫。质外体也是核盘菌病效应器的重要战场。最近的一项研究报告称，核盘菌病会分泌一种“救援”蛋白SsPINE1，该蛋白与宿主的PGIP结合以“救援”PG，从而导致成功感染。这些报道强烈表明，核盘菌病的分泌蛋白在感染过程中起着至关重要的作用。然而，核盘菌病分泌蛋白克服植物抗性的策略在很大程度上尚未得到探索，因此研究它们的功能以进一步了解核盘菌病的发病机制至关重要。

超敏诱导反应（HIR）蛋白属于SPFH超家族，这是一个锚定在膜微区的膜蛋白家族。这些蛋白质含有高度保守的SPFH结构域，参与调节植物生长和对生物和非生物胁迫的反应。当病原体（包括细菌、真菌和病毒）攻击时，HIR基因上调，HIR蛋白的积累激活宿主过敏反应（HR）。在烟草中，NbHIR3可以通过EDS1和水杨酸依赖途径促进植物抗性。拟南芥有四个HIR基因（AtHIR1-4），所有AtHIR蛋白都富集在质膜的膜微区。据报道，AtHIR1可能会在质膜上募集植物免疫相关蛋白，如H⁺-ATPase 2（AHA2），以形成一个大型复合物来响应病原体的感应。HIR还积极调节小麦和水稻对病原体的抗性。这些发现表明，HIR蛋白是植物中重要的免疫调节蛋白，但它们调节植物抗病性的机制尚不清楚。

研究鉴定了一种对核盘菌病毒力重要且与拟南芥早期免疫抑制有关的分泌蛋白，命名为SsPEIE1。通过对核盘菌病菌突变体、转基因拟南芥和突变拟南芥的表型分析，发现SsPEIE1对油菜菌核病的完全毒力至关重要，HIR是SsPEIE1的毒力靶标。研究还阐明了AtHIR4寡聚化在油菜菌核病抗性中的重要作用。SsPEIE1与AtHIR4竞争性相互作用，损害其寡聚体形成，抑制植物抗病性。研究有助于了解核盘菌病的毒力机制和植物免疫信号网络，可能有助于开发解决这种毁灭性病原体引起的植物病害的方法。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-53725-0

植物科学最前沿，专注于植物科学前沿进展、资讯、招聘信息的发布及方法软件共享等。投稿及招聘请后台回复“投稿”，均为无偿；商务合作请联系微信ID：zwkxqy ；

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyOTY2NDYyNQ==&mid=2247610982&idx=5&sn=8637b8e81261321664c4b8db30fab07d

植物科学最前沿

致力于分享和交流植物科学研究方法、学术成果的植物科学学术传播平台。

Cell重磅！李家洋团队青年研究员王冰等揭示植物激素独脚金内酯信号感知机制及其在氮素响应中的关键作用

闽江学院联合福建省农业科学院揭示OsMAPK5-OsWRKY72模块调控水稻粒长和粒重的分子机制

Nature Communications│浙江大学刘树生/潘李隆团队揭示媒介昆虫传播植物病毒新机制

华南农大揭示光呼吸支路高光效水稻结实率下降的机制

科研服务：SCI论文润色、专利、理化，酶活，靶向代谢

PNAS | 南京农大窦道龙教授团队破解疫霉菌感知利用寄主机制挖掘新药标

Nature Communications│浙江大学刘树生/潘李隆团队揭示媒介昆虫传播植物病毒新机制

Nature Genetics |基因组所周永锋团队建立葡萄全基因组选择育种体系

培训 | 国自然申请必备技术：酵母杂交、双分子荧光互补、免疫共沉淀、凝胶迁移实验、染色质免疫共沉淀

招聘 | 武汉大学生命科学学院离子组学课题组诚聘科研助理

科研服务：SCI论文润色、专利、理化，酶活，靶向代谢

The Plant Journal|石河子大学联合西北农林科技大学及中棉所揭示棉花驯化过程中叶片光合作用优化新过程

第三期-基因组T2T组装和比较基因组学生信培训，适合0基础，一年答疑

适用于小麦、玉米、番茄、大豆、拟南芥、烟草等多种植物的培养基，终于不用再自己配制了

南京农大一涉农学院正式揭牌

Nature Plants | 北京市农林科学院陈昌龙博士联合牛津大学等揭示植物病原细菌免疫逃避新机制

支持预付款！论文一直投不中？保姆级SCI全程投稿发表服务来了！润色、选刊、投稿、返修，直至中刊！

PBJ | 宜春学院刘晓龙课题组利用CRISPR/Cas9敲除NADPH氧化酶编码基因OsRbohB提高水稻耐热性

线上学术会议 | 2024年植物干细胞与再生国际研讨会（免注册费，限100名）

科研服务：SCI论文润色、专利、理化，酶活，靶向代谢

最后报名时间-基因家族和转录组生信培训班，适合0基础 (线上，永久回放)

最后报名时间 | 0基础 to 精通生信，基因家族，R语言，T2T基因组组装，您只差这一门课程

Nature Communications | 中国农科院作科所野生稻团队首次报道同时提高水稻粒长与耐盐性基因GL12

培训 | 国自然申请必备技术：酵母杂交、双分子荧光互补、免疫共沉淀、凝胶迁移实验、染色质免疫共沉淀

华中农大谢为博团队联合美国加州大学贾震宇团队及中种集团王凯博士开发水稻抽穗期跨环境精准预测新方法

招聘 | 福建农林表观遗传课题组博士生招生/教师招聘

华中农大等团队联合揭示大豆品质性状与根际微生物群落的关联及调节机制

转录组+代谢组，又一篇植物多组学文章见刊

Cell Reports | 中南林大等单位联合破译四倍体油茶复杂基因组，在油茶系统进化、种子发育及花期形成等方面取得新进展

王四宝研究组发表昆虫与微生物互作的表观遗传调控的研究综述

Nature Communications | 华中农大团队在核盘菌致病机理研究中取得新进展

相约三亚！2024全国旱作农业发展与产能协同提升研讨会

科研服务：SCI论文润色、专利、理化，酶活，靶向代谢

Plant Journal | 安徽农业大学与福建农林大学合作发现种脐调控种子营养物质累积的新机制

科研蓝海，植物单细胞转录组的应用价值与实施难点

颠覆技术！作物生长不依赖光合作用，比传统光合作用的效率高出4倍

中国农科院蔬菜花卉所构建辣椒“遵辣1号”的基因组完成图

NC | 曹晓风研究组揭示AtPRMT3-RPS2B在促进核糖体生物合成以及维持生长与胁迫响应平衡的翻译调控机制

培训 | 酵母杂交、双分子荧光互补、免疫共沉淀、凝胶迁移实验、染色质免疫共沉淀

Molecular Cell | 中科院植物所种康研究组发现新的低温感受器第二信使2',3'-cAMP调控“寒害”耐受

Cell Research | 大规模群体单碱基甲基化测序揭示表观育种在棉纤维改良中的潜力

科研服务：SCI论文润色、专利、理化，酶活，靶向代谢

中国科学院植物研究所张梅研究员团队揭示调控玉米雄穗发育关键因子phasiRNA产生的新机制

培训 | 酵母杂交、双分子荧光互补、免疫共沉淀、凝胶迁移实验、染色质免疫共沉淀

第三期-基因组T2T组装和比较基因组学生信培训，适合0基础，一年答疑

海南大学曹兵团队揭示纹枯病菌效应子通过靶向水稻叶绿体来影响寄主细胞过程的潜在机制

浙江大学徐娟课题组对MPK4在植物生长发育和免疫过程中的功能提出了新见解

招聘 | 武汉植物园进化生态学组招聘副研究员、特别研究助理和博士后

招聘CSC博士研究生 | 德国明斯特大学Jörg Kudla课题组

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉