病原菌攻击植物时会使出“诱饵模式”

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原标题:病原菌攻击植物时会使出“诱饵模式” 南京农业大学发现作物疫病发生新机制

声东击西、诱饵模式、道高一尺魔高一丈……人类战争中的兵不厌诈竟然会在低等生物体中上演。1月13日凌晨,美国《科学》杂志以研究长文形式在线发表南京农业大学王源超教授团队的一项关于作物疫病发生机制的突破性成果,揭示了植物与病原菌的世界并不是人们所想像的那么简单。

疫霉菌引起的作物疫病就像“植物瘟疫”,是农作物生产中危害非常严重的一类病害,19世纪中期曾引起欧洲的马铃薯晚疫病大流行,导致150万人饿死,几百万人逃亡美洲和澳洲,这场“爱尔兰大饥荒”曾被称为人类历史的转折点。

科学家在研究中观察到,疫霉菌攻击宿主时,会使出一招瞒天过海的“诱饵模式”(DECOY):疫霉菌在侵染植物早期,向胞外分泌糖基水解酶XEG1攻击植物细胞壁,而植物则利用水解酶抑制子GIP1抑制其活性;在进化的过程中,病原菌又获得了XEG1的失活突变体XLP1,以诱饵“DECOY”的方式,竞争性干扰抑制子GIP1,与XEG1协同攻击植物的抗病性。

该研究论文第一作者马振川博士打了个比喻说:“XEG1相当于疫霉菌攻击植物的常规导弹,导弹来了植物会启用自身的导弹防御系统GIP1来抑制其攻击,但有意思的是,疫霉菌会进化出‘假弹头’,即XEG1的失活突变体XLP1,这个假弹头虽然本身没有攻击性,但是它和植物抑制子GIP1的结合能力要高出XEG1约5倍,即假弹头可以充当‘诱饵’,将作物防御系统的主要‘兵力’吸引过去,从而保护真弹头XEG1‘乘虚而入’,攻击作物导致病害发生”。

他们在稍早的研究中,还发现植物能够利用细胞膜上的受体识别XEG1,启动基础水平的抗性,但是病原菌又可以分泌效应子到寄主细胞内干扰其抗性。“即便是肉眼看不见的病原菌在侵入宿主过程中,也上演着极其复杂和精确的‘攻击、防御,再攻击、再防御’的‘军备竞赛’,对这个过程的深入了解是发展安全高效病害控制策略的基础。”王源超教授说。目前,已经发现的疫病菌有160多种,能侵染数千种植物,是全球粮食、食品和生态安全的重要威胁。这一发现为开发能诱导植物广谱抗病性的生物农药提供了重要的理论基础。

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责任编辑: 闫月

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