近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所作物黃萎病防控創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首次從大麗輪枝菌中鑒定出具有引起維管束組織塌陷同時(shí)發(fā)揮毒性作用的蛋白,揭示維管束病原大麗輪枝菌通過木聚糖酶破壞植物導(dǎo)管并發(fā)揮毒性作用引起寄主黃化萎蔫的為害新機(jī)制,研究結(jié)果在線發(fā)表于《植物生理學(xué)》( Plant Physiology )。
據(jù)論文作者戴小楓研究員介紹,土傳維管束病原真菌從植物根部侵入并在導(dǎo)管中定殖、擴(kuò)繁和為害,萌發(fā)的孢子伴隨植物蒸騰作用擴(kuò)散至植物整個(gè)導(dǎo)管系統(tǒng),最終導(dǎo)致葉片黃化和萎蔫。
但在植物病理學(xué)界,其為害機(jī)制存在兩種學(xué)說,互相不能說服,成為黃萎病危害機(jī)制的一大懸案。其中,“毒素”學(xué)說認(rèn)為,植物“黃萎”癥狀是真菌分泌的毒性蛋白作用所致;而“堵塞”學(xué)說認(rèn)為“黃萎”癥狀是由真菌大量繁殖致使植物導(dǎo)管系統(tǒng)破壞塌陷及其引起的堵塞作用所致。
研究對(duì)大麗輪枝菌編碼的木聚糖酶家族進(jìn)行系統(tǒng)鑒定和分析,發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)木聚糖酶成員(VdXyn4)參與木聚糖、果膠和纖維素(維管束主要組分)降解過程。
與典型效應(yīng)子激發(fā)免疫反應(yīng)引起的細(xì)胞壞死不同,木聚糖酶依賴免疫受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用定位到植物細(xì)胞的葉綠體和細(xì)胞核中,有效避免或延緩了植物防衛(wèi)反應(yīng)途徑,從而導(dǎo)致葉柄葉脈等維管束細(xì)胞壞死。
大麗輪枝菌誘導(dǎo)維管束細(xì)胞壞死的作用機(jī)制,為統(tǒng)一長期以來懸而未決的大麗輪枝菌引起黃萎病癥狀的“毒素”學(xué)說和“堵塞”學(xué)說提供了重要理論依據(jù)。
該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃政府間國際科技創(chuàng)新合作重點(diǎn)專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。
相關(guān)論文信息:https://doi.org/10.1093/plphys/kiab274