近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室胡小平團(tuán)隊(duì)在棉花的毒力調(diào)節(jié)機(jī)制研究方面取得了新進(jìn)展。相關(guān)研究成果已發(fā)表在國(guó)際期刊《Microbiology Spectrum》(IF=3.7、Q2期刊)上。

大麗輪枝菌（Verticillium dahliae）是一種通過土壤傳播的植物病原真菌，能夠穿透植物根部并定殖于木質(zhì)部，導(dǎo)致黃萎病。該病原體寄主范圍廣泛，包括觀賞灌木、森林樹木和多種農(nóng)作物，每年都會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。V. dahliae能以菌核的形式在土壤中存活超過14年，當(dāng)受寄主根系分泌物刺激時(shí)，菌核萌發(fā)并形成菌絲，菌絲緊貼根表面，形成侵入針，穿透植物根部，最終定殖于木質(zhì)部。

V. dahliae是一種半生物營(yíng)養(yǎng)型病原菌，在感染初期以生物營(yíng)養(yǎng)方式定殖，后期轉(zhuǎn)變?yōu)閴乃罓I(yíng)養(yǎng)方式。與大多數(shù)植物病原菌一樣，V. dahliae在生物營(yíng)養(yǎng)階段必須克服植物免疫以成功定殖。植物免疫由兩類免疫信號(hào)觸發(fā)：病原相關(guān)分子模式（PAMPs或MAMPs）和效應(yīng)子（effectors）。效應(yīng)子直接抑制PAMP觸發(fā)的免疫（PTI）或捕獲PAMP分子，避免被植物識(shí)別。著名的V. dahliae效應(yīng)蛋白Ave1與番茄抗性基因產(chǎn)物Ve1相互作用，另一種效應(yīng)子VdIcs1則通過抑制水楊酸（SA）信號(hào)傳導(dǎo)抑制植物免疫，VdSCP41通過干擾植物免疫調(diào)控因子的轉(zhuǎn)錄活性抑制免疫反應(yīng)。VdCUT11在煙草、棉花和番茄中誘導(dǎo)細(xì)胞死亡并觸發(fā)防御反應(yīng)，而VdXyn4則在植物細(xì)胞核和葉綠體中發(fā)揮作用，導(dǎo)致植物維管組織的細(xì)胞壞死。

這些研究表明，V. dahliae效應(yīng)子通過靶向宿主調(diào)控蛋白并破壞宿主防御信號(hào)網(wǎng)絡(luò)來促進(jìn)病原性。本研究鑒定了V. dahliae候選效應(yīng)子VdCE11，并重點(diǎn)研究了其在V. dahliae與植物相互作用中的功能。結(jié)果表明，VdCE11在本氏煙草葉片中引起細(xì)胞死亡并激活防御反應(yīng)，同時(shí)通過促進(jìn)棉花蛋白酶GhAP1的積累和酶活性增加了V. dahliae在棉花中的毒力。GhAP1是植物免疫的負(fù)調(diào)控因子，這一發(fā)現(xiàn)揭示了VdCE11在V. dahliae致病機(jī)制中的新作用。

圖1顯示了V. dahliae的效應(yīng)子VdCE11與棉花（Gossypium hirsutum cv. Junmian 1）的GhAP1的相互作用。

(A) Y2H分析顯示VdCE11與GhAP1的相互作用。雙缺陷（DDO；SD/-Trp/-Leu）用作非選擇性培養(yǎng)基，而三缺陷（TDO；SD/-Trp/-Leu/-Ade）和四缺陷（QDO；SD/-Trp/-Leu/-Ade/-His）用作選擇性培養(yǎng)基。pGBKT7-53/pGADT7-T為陽性對(duì)照，pGBKT7-Lam/pGADT7-T為陰性對(duì)照。

(B) BiFC分析顯示VdCE11與GhAP1在煙草中瞬時(shí)共表達(dá)。比例尺，30 mm。

(C) VdCE11在煙草中與GhAP1相互作用。

(D) VdCE11在植物體內(nèi)與GhAP1相互作用。

文章中，在測(cè)定VdCE11在煙草中與GhAP1相互作用的實(shí)驗(yàn)中，使用了博鷺騰PlantView植物活體成像系統(tǒng)進(jìn)行成像及分析。

論文鏈接：https://doi.org/10.1186/s12943-023-01824-9