2019年1月28日,南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物疫病團隊與中國科學(xué)院上海植物逆境生物學(xué)研究中心邢維滿課題組合作在《Molecular Plant》上在線發(fā)表了題為“Phytophthora sojaeeffector PsAvh240 inhibits a host aspartic protease secretion to promote infection”的研究論文,該研究鑒定到一個植物胞外免疫的新成員,并進一步揭示了大豆疫霉菌干擾植物胞外免疫的新機制。
大豆疫霉引起的疫霉根腐病是大豆生產(chǎn)上的主要病害之一,在全球范圍內(nèi)分布廣、危害重。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物疫病研究團隊長期聚焦于大豆與疫霉菌的分子互作,以病原菌的致病因子——效應(yīng)子為分子探針,就植物在胞內(nèi)和胞外對病菌免疫的分子機制進行了系統(tǒng)的研究。此次發(fā)現(xiàn)的疫霉菌效應(yīng)子Avh240對大豆胞外免疫蛋白酶GmAP1的攻擊方式,將病原菌與植物的“軍備競賽”上升到了一個新的層次,揭示了病原菌與植物互作關(guān)系的復(fù)雜性。
研究通過解析大豆疫霉菌效應(yīng)子PsAvh240的晶體結(jié)構(gòu),結(jié)合生物化學(xué)、分子生物學(xué)、細胞生物學(xué)等試驗方法,揭示了PsAvh240以二聚體的形式定位在植物細胞膜上發(fā)揮毒性功能的分子機制。隨后,通過質(zhì)譜分析鑒定到PsAvh240的互作蛋白是來自大豆的天冬氨酸蛋白酶GmAP1,并證明PsAvh240通過與GmAP1的互作來阻止GmAP1分泌到質(zhì)外體發(fā)揮抗病功能。
這項研究首次發(fā)現(xiàn)了植物天冬氨酸蛋白酶參與質(zhì)外體免疫來抵御疫霉菌侵染,并且揭示了疫霉菌破壞植物質(zhì)外體免疫的新策略,即疫霉菌可以向“敵后”,即植物細胞內(nèi)分泌效應(yīng)子來抑制植物天冬氨酸蛋白酶的外泌,拓寬了對植物與病原菌互作的認識。該研究還發(fā)現(xiàn)大豆天冬氨酸蛋白酶對不同疫霉菌均表現(xiàn)出抗病效果,為改良作物廣譜抗性提供新的基因資源。