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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 水稻时可以分泌众多的蛋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,对病菌表面 保守的分子特征物质(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 上都分布于植物的细胞膜上。因此,稻瘟菌侵染 过程中分泌的蛋白就有可能被水稻细胞膜上分布的受体识别。

通过对稻瘟 菌分泌蛋白的分离和转基因分析,该课题组发 现了一个分泌蛋白MoChia1可以强烈地 激活水稻的免疫反应,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,参与真菌的 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 膜上的蛋白OsTPR1可以与MoChia1结合,并竞争其与chitin的结合,从而解除MoChia1对chitin参与植物免 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 物中存在一些蛋白可以作为诱饵去干扰病菌对植物免疫的抑制。

该研究成果 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共同第一作者,刘俊研究员 为通讯作者。

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图1:水稻识别稻 瘟菌分泌蛋白的分子机制

A.稻瘟菌分泌蛋白MoChia1可以激活ROS迸发;B. and C. 水稻蛋白OsTPR1与chitin竞争结合MoChia1; D. MoChia1抑制chitin激活的水稻免疫反应,但OsTPR1可阻止MoChia1的抑制效应;E. 工作模型: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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