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科學(xué)家找到疫霉菌"幫兇"

2個月前 來源:中國科學(xué)報 觀看:22

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近日,西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授單衛(wèi)星團隊在國際期刊Plant Journal發(fā)表研究論文。研究揭示了半胱氨酸蛋白酶RD19C通過降解銅伴侶蛋白ATX1抑制植物疫霉菌抗性的分子機制,為作物抗病育種提供了新靶點。該院2020級博士研究生董婧雯為論文第一作者,單衛(wèi)星為論文通訊作者。jmo即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

疫霉菌是威脅全球作物生產(chǎn)的毀滅性病原,其引發(fā)的馬鈴薯晚疫病、番茄疫霉根腐病等每年造成數(shù)百億美元損失。農(nóng)學(xué)院團隊長期聚焦作物抗逆機制研究,此次研究進一步發(fā)現(xiàn),植物半胱氨酸蛋白酶RD19C,可通過降解自身植物內(nèi)源底物,破壞植物自身免疫防線。jmo即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

西北農(nóng)林科技大學(xué)供圖。

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研究團隊通過分子遺傳學(xué)、生物化學(xué)及細胞生物學(xué)技術(shù),發(fā)現(xiàn)擬南芥半胱氨酸蛋白酶RD19C在疫霉菌侵染時被顯著誘導(dǎo)表達,且其過表達植株對疫霉菌的感病性顯著增強。進一步研究揭示,RD19C通過其酶活功能直接切割銅伴侶蛋白ATX1,導(dǎo)致ATX1蛋白穩(wěn)定性下降。ATX1 為銅離子轉(zhuǎn)運的關(guān)鍵因子,其缺失影響了乙烯受體ETR1的激活,從而抑制乙烯(ET)信號通路,最終削弱植物對疫霉菌的基礎(chǔ)抗性。jmo即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

團隊通過免疫共沉淀-質(zhì)譜(Co-IP-MS)和熒光素酶互補及免疫共沉淀實驗,鑒定到RD19C與ATX1的穩(wěn)定互作。atx1的T-DNA插入突變體植株表現(xiàn)出與RD19C過表達株系類似的感病表型,而過表達 ATX1表現(xiàn)出增強的植株抗性,驗證了該調(diào)控通路的生物學(xué)功能。jmo即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

該研究闡明了植物半胱氨酸蛋白酶作為“負調(diào)控因子”參與疫霉菌感病性的新機制,填補了植物-卵菌互作領(lǐng)域的理論空白。揭示了蛋白酶通過調(diào)控銅離子轉(zhuǎn)運和激素通路參與免疫應(yīng)答的新機制,為理解疫霉菌致病機制提供了全新視角。在應(yīng)用層面,研究團隊發(fā)現(xiàn)RD19C基因的敲除或沉默可顯著增強擬南芥和馬鈴薯對疫霉菌的抗性,且不影響植株正常生長。jmo即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

該研究工作得到國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、國家自然科學(xué)基金以及國家外國專家局高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計劃的資助。jmo即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

相關(guān)論文鏈接:https://doi.org/10.1111/tpj.70120jmo即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com

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