我國科學(xué)家發(fā)現作物病原疫霉菌致病新機制
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發(fā)布時(shí)間：2017-02-28
在國家自然科學(xué)基金項目（項目編號：31225022，31430073）的資助下，南京農業(yè)大學(xué)王源超教授團隊的研究成果以“A paralogous decoy protects Phytophthora sojae apoplastic effector PsXEG1 from a host inhibitor”（大豆疫霉菌效應因子PsXEG1以誘餌模式攻擊寄主植物的胞外抗性）為題于2017年2月17日發(fā)表在Science上。論文鏈接：http://science.sciencemag.org/content/355/6326/710。
疫霉菌是農業(yè)生產(chǎn)的重要威脅。目前已經(jīng)發(fā)現疫霉菌有160多種，可侵染數千種植物，每年導致的作物產(chǎn)量損失超過(guò)幾百億美元。疫霉菌也是170年前馬鈴薯晚疫病流行引發(fā)“愛(ài)爾蘭大饑荒”的元兇。疫霉菌具有復雜的遺傳多樣性，由其導致的病害發(fā)病迅速、流行快，加上有效抗性品種缺乏，一直難以得到有效的控制。從分子水平解析疫霉菌誘發(fā)的病害成災機制是發(fā)展相應控制技術(shù)的關(guān)鍵，但由于疫霉菌基因組復雜、遺傳操作困難等，其研究進(jìn)展緩慢。
王源超教授團隊以大豆病原疫霉菌為研究對象，圍繞疫霉菌誘發(fā)的病害成災機制這一困擾國際植物病理學(xué)界近百年的科學(xué)問(wèn)題，發(fā)現了疫霉菌致病新機制，提出了作物疫霉菌“誘餌模式”致病機制模型，從分子水平揭示了作物疫病成災機制。該團隊研究發(fā)現，在疫霉菌侵染作物早期，病原菌向胞外分泌糖基水解酶（Xyloglucan-specific EndoGlucanase，XEG1）攻擊寄主植物細胞壁，而寄主植物則利用水解酶抑制子（Glucanase Inhibitor Protein，GIP1）抑制其活性；進(jìn)化過(guò)程中，病原菌又獲得了XEG1的失活突變體（XEG1-Like Protein，XLP1），以誘餌的方式競爭性干擾抑制子GIP1，與XEG1協(xié)同攻擊寄主植物的抗病反應，從而導致病害發(fā)生。研究證實(shí)，這種“誘餌模式”是多種疫霉菌攻擊不同寄主植物的共同模式（見(jiàn)下圖）。XEG1在卵菌、真菌和細菌中廣泛存在，表明“誘餌模式”是它們共有的致病機制。該研究結果不僅為開(kāi)發(fā)誘導植物廣譜抗病性的生物農藥和作物抗病育種提供了科學(xué)依據，而且為發(fā)展安全高效作物病害控制策略奠定了基礎。
圖 疫霉菌新致病機制“誘餌模式”模型
