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科学家发现病原操纵寄主先天免疫反应新机制

作者: 张丹丹   文章来源:中国农业科学院农产品加工研究所    发表时间:2017-04-05    点击量:
    近日,中国农业科学院农产品加工研究所戴小枫研究员领衔的加工有害生物创新团队在黄萎病病原菌─大丽轮枝菌与寄主植物互作研究方面取得突破性进展。该研究首次揭示大丽轮枝菌利用碳水化合物结合模块CBM1蛋白抑制先天免疫反应以促进病原侵染寄主的分子机制。相关研究成果近期在线发表于环境科学顶级期刊《环境微生物(Environmental Microbiology)》上。
    病原与寄主植物长期共进化过程中,分泌的蛋白往往容易被寄主植物受体识别而激活先天免疫反应,限制了病原的侵染;为克服这一障碍,病原进化出相应的效应子来抑制先天免疫反应,从而实现病原对寄主植物的成功侵染。然而,上述机制在恶性土传病原真菌—大丽轮枝菌中一直未被发现,制约了人们对大丽轮枝菌与寄主植物互作机制的认识和黄萎病防控技术的研发。
    加工所加工有害生物创新团队从大丽轮枝菌中鉴定出2个可诱导烟草先天免疫反应的糖苷水解酶GH12家族蛋白(VdEG1和VdEG3)。侵染寄主棉花时,2个蛋白依赖于酶活发挥毒力功能;侵染寄主烟草时,作为激发子不依赖于酶活被寄主受体识别而诱导先天免疫。进一步研究发现,两个蛋白诱导的先天免疫反应途径存在差异,VdEG1依赖于全长与跨膜受体蛋白复合体(LRR-RLPs/SOBIR1/BAK1)互作诱导免疫反应;而VdEG3利用63个氨基酸短肽与跨膜受体激酶复合体(LRR-RLKs/BAK1)互作诱导免疫反应。大丽轮枝菌为逃避寄主激发的先天免疫反应,进化出碳水化合物结合模块CBM1蛋白(VdCBM1)来抑制上述免疫反应,促进病原对寄主植物的侵染。此外,还发现VdEG3偶联的CBM1结构域具有抑制自身诱导先天免疫反应的特性。该研究首次发现了大丽轮枝菌CBM1蛋白具有抑制免疫反应的功能,揭示了CBM1与糖苷水解酶协同互作操控寄主先天免疫反应的分子机理,拓宽了研究人员对大丽轮枝菌与寄主植物互作机制的认识,为黄萎病防控技术研发提供了新的理论和策略。
    该研究以中国农科院加工所为第一完成单位,博士研究生桂月晶和团队研究骨干陈捷胤为文章的共同第一作者,戴小枫研究员和美国加州大学戴维斯分校克里希那•苏巴拉奥教授为共同通讯作者。研究得到了中国农科院科技创新工程、国家自然科学基金、公益性行业(农业)科研专项的资助。(通讯员 杜坷)
  
原文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1462-2920.13695/full