2021年9月16日，Plant Physiology在線發表了西北農林科技大學植物保護學院/旱區作物逆境生物學國家重點實驗室王曉傑教授課題組完成的題為「Two stripe rust effectors impair wheat resistance by suppressing import of host Fe–S protein into chloroplasts」的研究論文。該研究發現兩個條鏽菌效應子通過劫持小麥宿主中的同一Fe-S蛋白進入葉綠體來干擾葉綠體介導的植物防禦，從而促進條鏽菌的致病性。
由條形柄鏽菌小麥專化型（ Puccinia striiformisf. sp.Tritici，Pst）引發的條銹病是嚴重危害全球小麥生產的流行性重大病害。深入了解病原菌的發病機制對開發持久病害防控策略意義重大。研究發現效應子是Pst重要的致病因子，它們通常會靶向並易位到葉綠體等各種細胞器來干擾植物防禦。因此，識別Pst的重要毒力效應子及其對植物防禦的干擾機制，是制定防控條銹病流行策略的關鍵。
本研究從小麥Pst流行生理小種CYR32中鑑定出兩個小的分泌型效應蛋白Pst_4和Pst_5，均富含半胱氨酸殘基，N端具有信號肽序列，且都在Pst侵染小麥的早期階段高量表達，但兩者序列相似性較低（18%）。
Bax介導的程序性細胞死亡（Bax-PCD）抑制被廣泛用於篩選潛在效應因子。在菸草葉片中的共表達以及在小麥中的表達分析顯示，Pst_4和Pst_5能夠抑制Bax觸發的細胞死亡和植物免疫反應，如胼胝質沉積和活性氧（ROS）積累。而兩效應子基因的沉默表達則使Pst在小麥中的毒性顯著減弱，表明Pst_4和Pst_5是Pst毒力的重要效應因子（圖1）。
圖1.Pst_4和Pst_5的敲降減弱了Pst毒性
進一步機制解析發現，儘管兩效應子序列相似性較低，但它們均在細胞質中與 TaISP（細胞色素 b6-f 複合體鐵硫亞基，一種由核基因編碼的葉綠體蛋白）互作。TaISP的下調錶達削弱了小麥對無毒Pst的抗性，並導致ROS積累減少。ROS螢光指示觀察發現，TaISP在菸草葉片中的異源表達促進了葉綠體來源的ROS產生。通過菸草中的共定位表達觀察以及小麥葉綠體中TaISP含量的蛋白印跡分析表明，兩種效應子均抑制了TaISP至葉綠體的易位。
圖2. Pst_4和Pst_5的工作模型
原文連結：
https://academic.oup.com/plphys/advance-article-abstract/doi/10.1093/plphys/kiab434/6371198?redirectedFrom=fulltext
掃描二維碼
關注我們
小麥族多組學網站：http://202.194.139.32
投稿、合作等郵箱：13148474750@163.com
微信群: 加群點擊小麥研究聯盟交流群
論文查重、潤色
雜誌影響因子查詢：點擊查詢