南京农业大学在《PNAS》杂志上发表研究论文
学术
2024-11-03 23:47
广东
10月30日，南京农业大学植物保护学院窦道龙教授团队破解疫霉菌感知利用寄主甾醇的独特机制。相关文章“A
receptor kinase senses sterol by coupling with elicitins in auxotrophic
Phytophthora”发表在《PNAS》期刊。疫霉菌寄主范围广、破坏性强、危害大控制难，是一类重要的植物病原菌。疫霉菌基因组可塑性强，其致病分子演变速度快，常用的杀菌剂和抗性品种易被克服，迫切需要高效控制新策略。疫霉菌为甾醇异养生物，自身不能合成甾醇，从寄主获取甾醇是其致病重要环节。病原菌甾醇合成途径是药物研发的重要靶标之一，对于甾醇异养型病原菌，这类药物无效。但是甾醇异养型病原菌需要完成其生活史，势必进化出强大的寄主甾醇感知与利用途径，破解其中机制将是针对性研发疫霉菌高效杀菌剂的重要途径之一。该研究通过对大豆疫霉LRR-RLK突变体筛选鉴定到一个对外源甾醇刺激不敏感的基因SSRK1
(Sterol Sensing Receptor Kinase
1)。进一步实验发现，SSRK1可以直接结合甾醇，且甾醇可以诱导SSRK1与甾醇结合蛋白SOJ5及SOJ1B（elicitin家族蛋白）结合。复合体模拟表明SSRK1-甾醇-SOJ5/SOJ1B可以形成三分子复合体介导对甾醇信号的感知。进一步探究了疫霉菌对甾醇信号的生理学响应，发现甾醇可以触发大豆疫霉钙离子内流、MAPK激活和转录重编程（包括elicitin基因的表达），而这些反应在突变体中受损。这些结果揭示了疫霉菌与其它真核生物不同的胞外甾醇感知利用途径。Elicitin蛋白于1989年被报道为PAMP诱导植物免疫反应，马铃薯和本氏烟中的LRR-RLPs免疫受体也相继被克隆。虽然1996年就发现elicitin蛋白可以结合甾醇，但直至今日该研究才回答了elicitin作为甾醇蛋白介导甾醇感知利用的机制。该研究进一步描绘了甾醇介导的疫霉菌与植物的多层次博弈过程，为理解病原菌如何识别植物掠夺营养提供新的案例，为针对疫霉菌甾醇感知与利用途径的绿色农药创制提供了重要的分子靶标。该工作得到了编辑Regine Kahmann和三位审稿人高度评价，一致认为该工作“Convincing, Novel and Exciting”，为理解疫霉菌如何感知胞外甾醇做出重大突破。![]()
图1 疫霉菌独特的甾醇感知利用途径
南京农业大学为该论文的第一署名单位和通讯单位，窦道龙教授和尹志远副研究员为论文共同通讯作者，植物保护学院钟山青年研究员裴勇和博士生嵇佩云为论文并列第一作者。植物保护学院沈丹宇副教授及前沿交叉研究院刘金定副教授等也参与了该研究。该研究工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、国家中央高校基本科研业务费专项资金和国家中药材产业技术体系等项目的资助。
