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中科院分子植物卓越中心Alberto Macho研究组 |
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植物感知青枯菌多态性鞭毛的新免疫受体获揭示 |
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明升官网明升体育app院分子植物明升体育app卓越创新中心上海植物逆境生物学研究中心Alberto Macho研究组，研究揭示大豆进化出了能够感知青枯菌鞭毛蛋白的受体，这是植物-细菌协同进化的一个典型注册。7月28日，《自然—通讯》在线发表了这项研究成果。
由细菌性病原体导致的植物病害是威胁世界性粮食安全的重要因素。植物青枯病的病原体—青枯菌，可以侵染50个科250多种植物，包括一些重要的粮食作物，例如土豆，西红柿，烟草，香蕉，青椒和茄子等，造成巨大的经济损失。植物免疫系统能够检测保守的细菌病原分子，并启动免疫反应来抑制疾病的发生。鞭毛蛋白是研究最为广泛的细菌病原分子，是构成细菌鞭毛的元件。虽然大多数细菌的鞭毛蛋白能够被植物识别并激起免疫反应，但是青枯菌的鞭毛蛋白发生了多态性的改变，成功逃避了植物中常规受体的识别。
与病原性flg22相比，青枯菌flg22表位存在9个多态性位点，并且能够逃避拟南芥和烟草的识别。病原性flg22与拟南芥FLS2/BAK1受体的晶体结构已经被解析，根据已知结构信息，该研究进行同源结构建模与定点突变分析，确定青枯菌flg22中18-21位氨基酸的多态性对逃避免疫起关键性作用。更有趣的是，该研究首次发现了大豆能够识别青枯菌多态性的flg22，并且成功鉴定青枯菌flg22受体GmFLS2/GmBAK1。同时，研究人员根据已知flg22/AtFLS2/AtBAK1三元结构对青枯菌flg22/GmFLS2/GmBAK1结构进行同源建模分析，锁定大豆受体获得识别的重要位点GmFLS2-Q368和GmFLS2-R483。此外，该研究发现，GmFLS2/GmBAK1的表达，能够增强番茄对青枯菌的抗性，具有良好的应用前景。
专家表示，该研究首次揭示了大豆中识别青枯菌多态性鞭毛的等位变异受体，并证明此多态性鞭毛蛋白的识别能够增强植物抗病性，为提升农作物对青枯菌的抗性提供了一种新策略。此外，揭示flg22中负责逃避和GmFLS2中负责获取感知的关键性残基，为合成生物学方法定制免疫受体，扩大受体识别范围提供了指导，使多态性病原体激发子的识别成为可能。
据悉，Alberto Macho研究组博士生魏雅丽为本文的第一作者，Alberto Macho研究员为本文的通讯作者。该研究得到了明升官网明升体育app院和国家自然明升体育app基金的支持。
相关论文信息：http://www.nature.com/articles/s41467-020-17573-y
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