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微生物所刘俊研究组在水稻识别稻瘟菌侵染机制方面获得重要进展

时间:2019-01-07     来源:中国生物技术网

水稻是我国重要的粮食作物 ,但稻瘟菌的危害是影响水稻高产、稳产的一个重要因素。刘俊课题组在前期的研究中发现 ,稻瘟菌侵染水稻时可以排泄众多的卵白到水稻的质外体中。而植物对病菌的识别主要存在于两个层面 ,对病菌外貌守旧的分子特征物质(PAMP)的识别(PTI ,PAMPs triggered immunity)和对致病因子(effector)的识别 (ETI , Effector triggered immunity)。识别PAMPs的受体基本上都漫衍于植物的细胞膜上。因此 ,稻瘟菌侵染过程中排泄的卵白就有可能被水稻细胞膜上漫衍的受体识别。

通过对稻瘟菌排泄卵白的疏散和转基因分析 ,该课题组发现了一个排泄卵白MoChia1可以强烈地激活水稻的免疫反映 ,具有PAMPs物质的典型特征。MoChia1是一个几丁质酶 ,广泛存在于真菌中 ,加入真菌的细胞壁修饰。MoChia1能够激活水稻的免疫响应 ,说明水稻中存在识别MoChia1的受体。进一步的分析发现 ,MoChia1可以结合chitin(几丁质) ,并抑制chitin在水稻细胞中激活的免疫响应。通过酵母双杂交筛选 ,发现水稻质膜上的卵白OsTPR1可以与MoChia1结合 ,并竞争其与chitin的结合 ,从而解除MoChia1对chitin加入植物免疫激活的抑制。该研究发现了一个重要的植物胞外免疫机制 ,并提出了植物中存在一些卵白可以作为诱饵去滋扰病菌对植物免疫的抑制。

该研究结果已在线发表在植物学领域国际重要期刊The Plant Cell上 ,刘俊课题组助研杨超和项目聘用余永旗为文章的配合第一作者 ,刘俊研究员为通讯作者。

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图1:水稻识别稻瘟菌排泄卵白的分子机制

A.稻瘟菌排泄卵白MoChia1可以激活ROS迸发;B. and C. 水稻卵白OsTPR1与chitin竞争结合MoChia1; D. MoChia1抑制chitin激活的水稻免疫反映 ,但OsTPR1可阻止MoChia1的抑制效应;E. 事情模型:MoChia1抑制chitin激活的植物免疫 ,但OsTPR1阻止其抑制效应 ,且水稻中存在识别MoChia1的受体。

该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、“百人计划”启动经费和国家自然科学基金的资助。

 

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