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南京農業大學:植物免疫受體蛋白可“雙重免疫”
2022-09-23 科技日報

  當植物免疫系統監測到有病原菌入侵時,植物免疫受體蛋白就像“哨兵”一樣活躍起來,調動機體啟動免疫反應。但是,植物免疫受體蛋白究竟是如何被激活的,一直成謎。9月21日晚,南京農業大學王源超教授團隊和清華大學柴繼杰教授團隊合作在國際權威學術期刊《自然》發表的一篇論文,首次揭示了細胞膜受體蛋白是如何一邊識別病原菌,一邊抑制病原菌“作惡”的,這為人類認識植物與病原菌互作機制提供了新的認知,對改良作物廣譜、持久抗病性具有重要指導意義。

  此份研究的焦點,是一對冤家:病原菌的核心致病因子XEG1和植物細胞膜受體蛋白RXEG1。

  王源超介紹,XEG1是在細菌、真菌和卵菌等多種病原菌中廣泛存在的一類糖基水解酶,當病原菌入侵大豆、番茄等多種植物時,XEG1會誘導植物發生免疫反應。

  而植物細胞膜識別受體RXEG1是監控病原菌侵害的“前哨”,當它識別病原菌的致病因子XEG1后,能激活植物防衛系統,產生對病原菌的抗性。

  研究首先厘清了RXEG1是如何識別XEG1這個“來犯之敵”的。論文共同第一作者和通訊作者、南京農業大學副教授王燕介紹,“RXEG1貫穿植物細胞膜,當RXEG1在細胞膜外的一端識別致病因子XEG1后,會與另外一個受體蛋白激酶BAK1結合,將病原菌入侵的信號傳給細胞內,激活植物免疫信號?!?/p>

  RXEG1不僅能激活植物的免疫反應,還能抑制XEG1降解植物細胞壁的活性。王源超打了個比方,“XEG1通過水解酶活性來攻擊植物,它有一個酶活性口袋,這相當于一個盛滿酶的彈藥庫,而RXEG1剛好能結合XEG1的酶活性口袋上,相當于正好堵在XEG1的彈藥庫門口,讓XEG1‘解除武裝’,也就是抑制了XEG1的酶活性,讓其失效?!?/p>

  XEG1是不同病原菌中普遍存在的、不易變的關鍵因子?!霸诖蠖?、小麥、棉花等多種植物的病原菌中,致病因子XEG1廣泛存在,以后可以利用植物細胞膜受體蛋白RXEG1提高植物的廣譜抗病性?!蓖踉闯雇?,未來或許還可以通過人工智能的方法,在大量化合物中篩選XEG1抑制劑和RXEG1的植物免疫激活劑。

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