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南京农业大学揭示植物对疫病菌广谱抗性新机制
2018-02-11 科学网

  植物大战病原菌,谁来吹响“集结号”?南京农业大学作物疫病团队的最新研究发现了这个起到关键防御作用的“一级哨兵”——RXEG1。2月9日,该团队在《自然—通讯》(Nature Communications)上发表研究长文,指出RXEG1是植物识别疫病菌的关键因子,同时揭示了植物识别病原菌侵染、激活自身免疫的新机制。

  一年前,该团队就在美国《科学》杂志发表研究长文指出,疫病菌攻击植物时,会使出一招瞒天过海的“诱饵模式”(DECOY),即:疫霉菌在侵染植物早期,通过分泌糖基水解酶XEG1来攻击植物细胞壁,植物通过抑制蛋白GIP1对XEG1的防卫过程中,疫病菌又进化出XEG1的酶活丧失突变体XLP1,作为“分子诱饵”来竞争性干扰GIP1,掩护XEG1对植物的攻击。如今,围绕植物大战病原菌的科研故事又有了新的“续集”,该团队成功揭示了植物如何识别XEG1,并激活自身免疫反应的机制。

  该研究通过系统分析烟草基因组中400多个编码细胞膜富含亮氨酸重复(LRR)类受体,建立了一套基于病毒诱导基因沉默技术的植物LRR类受体功能的高通量分析体系,成功鉴定到植物中识别疫病菌模式分子XEG1的受体蛋白RXEG1。随后发现,RXEG1是植物识别XEG1后产生细胞坏死及防卫反应的关键因子,激活RXEG1能够显著提高植物对疫病菌抗病性。

  高通量免疫受体筛选体系

  论文第一作者,南京农业大学植物保护学院青年教师王燕博士给记者打了个比喻,RXEG1就像战役中的“前哨”,它被激活后,会第一时间吹响植物大战疫病菌的防御“集结号”,立即激发作物的抗病信号,全面启动作物对抗疫病菌的应急机制。

  王燕告诉记者,RXEG1能够识别不同疫霉菌和真菌分泌的致病因子XEG1家族蛋白,表明这个“哨兵”具有很强的“适用性”,即作为一个免疫受体能够调节植物对不同病原菌的广谱抗性。

  论文通讯作者、南京农业大学植物保护学院教授王源超告诉记者,该研究建立了一套作物免疫受体的高效精准定位体系,解决了科学家们过去“大海捞针”的技术障碍,有助于在不同作物中快速鉴定出关键免疫受体,加快对作物抗病资源的挖掘与利用,从而减少农药使用,有效提高农作物的经济和社会效应。

  南京农业大学作物疫病团队董莎萌教授、叶文武副教授以及来自美国俄勒冈州立大学Brett Tyler教授等也参与了本研究。该研究得到了国家自然科学基金、公益性行业科研专项等项目的资助。

  XEG1作用模式图

  据悉,南京农业大学作物疫病研究团队以发展作物疫病高效防控策略与技术为目标,长期聚焦于重要农作物疫病菌的致病与变异机制,在不同层次探索农作物抗病机制的形成过程与调控规律, 取得了一系列重要进展,相关成果在Science、Current Biology、Nature Communications、Plant Cell、PLoS Pathogens等国际学术期刊发表研究论文140余篇,被国际同行引用超过3000次,其揭示的病原菌致病新机制“诱饵模式”入选2017年度中国高校十大科技进展。

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