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南京农业大学:植物免疫受体蛋白可“双重免疫”

发布于 2022-09-23 21:00:41

  当植物免疫系统监测到有病原菌入侵时,植物免疫受体蛋白就像“哨兵”一样活跃起来,调动机体启动免疫反应。但是,植物免疫受体蛋白究竟是如何被激活的,一直成谜。9月21日晚,南京农业大学王源超教授团队和清华大学柴继杰教授团队合作在国际权威学术期刊《自然》发表的一篇论文,首次揭示了细胞膜受体蛋白是如何一边识别病原菌,一边抑制病原菌“作恶”的,这为人类认识植物与病原菌互作机制提供了新的认知,对改良作物广谱、持久抗病性具有重要指导意义。

  此份研究的焦点,是一对冤家:病原菌的核心致病因子XEG1和植物细胞膜受体蛋白RXEG1。

  王源超介绍,XEG1是在细菌、真菌和卵菌等多种病原菌中广泛存在的一类糖基水解酶,当病原菌入侵大豆、番茄等多种植物时,XEG1会诱导植物发生免疫反应。

  而植物细胞膜识别受体RXEG1是监控病原菌侵害的“前哨”,当它识别病原菌的致病因子XEG1后,能激活植物防卫系统,产生对病原菌的抗性。

  研究首先厘清了RXEG1是如何识别XEG1这个“来犯之敌”的。论文共同第一作者和通讯作者、南京农业大学副教授王燕介绍,“RXEG1贯穿植物细胞膜,当RXEG1在细胞膜外的一端识别致病因子XEG1后,会与另外一个受体蛋白激酶BAK1结合,将病原菌入侵的信号传给细胞内,激活植物免疫信号。”

  RXEG1不仅能激活植物的免疫反应,还能抑制XEG1降解植物细胞壁的活性。王源超打了个比方,“XEG1通过水解酶活性来攻击植物,它有一个酶活性口袋,这相当于一个盛满酶的弹药库,而RXEG1刚好能结合XEG1的酶活性口袋上,相当于正好堵在XEG1的弹药库门口,让XEG1‘解除武装’,也就是抑制了XEG1的酶活性,让其失效。”

  XEG1是不同病原菌中普遍存在的、不易变的关键因子。“在大豆、小麦、棉花等多种植物的病原菌中,致病因子XEG1广泛存在,以后可以利用植物细胞膜受体蛋白RXEG1提高植物的广谱抗病性。”王源超展望,未来或许还可以通过人工智能的方法,在大量化合物中筛选XEG1抑制剂和RXEG1的植物免疫激活剂。

来源:科技日报

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