福建农林大学植保院博士以第一作者在Nature Communications发表稻瘟菌致病机制方面的研究成果
学术
2024-10-07 14:36
法国
近日，福建农林大学植物保护学院高秀琴博士作为第一作者，在国际权威学术期刊《自然通讯》（Nature Communications）上发表了题为“PARylation of 14-3-3 controls the virulence of Magnaporthe oryzae”的研究论文。此研究揭示了稻瘟菌中，多聚腺苷二磷酸核糖化（PARylation）对附着胞发育及病原菌致病能力有重要的调节作用。研究指出，这种修饰能通过14-3-3蛋白加强关键丝裂原活化蛋白激酶Pmk1的激活，阐明了稻瘟菌致病力形成中PARylation与Pmk1信号通路之间的潜在关联。![]()
稻瘟病是全球范围内对水稻构成威胁的一种极具破坏性的疾病，其病原体稻瘟菌（Magnaporthe oryzae）主要通过空气中的孢子传播，并在水稻地面上的部分形成附着胞和侵染钉，利用细胞内压力侵入水稻组织，导致疾病的发生。稻瘟菌在水稻上的萌发、生长及其致病力的形成是一个高度协调的过程，深入理解这一过程的调控机理对于稻瘟病的有效防控至关重要。PARylation是一种以NAD+为底物，将ADP-ribose基团共价转移至目标蛋白上的翻译后修饰，它在DNA损伤修复、基因表达调控、细胞周期等多个生命活动中扮演着关键角色。然而，关于PARylation在植物病原真菌中的具体功能和作用机制，目前了解尚不充分。![]()
本研究首次确认了MoPARP1是稻瘟菌中负责PARylation的催化酶。研究团队发现MoPARP1具备典型的PARP催化活性中心，并展示出在DNA损伤条件下诱导PARylation的能力。缺失MoPARP1的稻瘟菌变异株出现了附着胞发育缓慢和形态异常的现象，且致病力大幅下降。为了进一步探索PARylation如何调控稻瘟菌的致病力，研究者们采用亲和纯化与质谱分析方法鉴定了在稻瘟菌菌丝和附着胞中发生PARylation的蛋白质底物及结合蛋白，证明了PARylation在稻瘟菌中通过多种底物和结合蛋白执行其生物学功能。特别是，14-3-3蛋白不仅被确定为MoPARP1的相互作用对象和底物蛋白，还是PAR的结合蛋白。质谱结果显示，14-3-3蛋白上的特定PARylation三联体位点对于稻瘟菌附着胞的形成、功能实现及其在水稻上的致病力至关重要。14-3-3蛋白的PARylation显著影响其二聚体结构的形成，并促进Pmk1与其上游激酶Mst7在附着胞中的相互作用，从而控制Pmk1的激活状态及下游致病功能的表现。研究表明，通过14-3-3蛋白的PARylation来调节Pmk1的激活，是稻瘟菌致病力形成的核心环节之一，这些发现为稻瘟病的防控策略提供了新的视角和理论支持。![]()
该研究的第一作者为福建农林大学植物保护学院闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室的高秀琴博士，共同通讯作者包括未来技术学院海峡联合研究院的冯保民教授、林文伟教授，以及福建农林大学植物保护学院闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室和闽江学院的王宗华教授。这项工作得到了国家自然科学基金、中央引导地方科技发展专项基金和福建省重点科技计划的支持。![]()
