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发现新型內源分泌肽激发植物的PTI免疫反应和疫霉菌抗性
日期:2021-01-19 作者:未知 来源:西北农林科技大学 点击:
 近日,《Journal of Integrative Plant Biology》杂志在线发表了农学院 单卫星教授团队题为《The novel peptide NbPPI1 identified from Nicotian a benthamiana triggers immune responses and enhances resistance again st Phytophthora pathogens》的研究文章。植物保护学院博士生文曲江为论文 第一作者,单卫星教授为论文通讯作者。
    基于跨膜受体(Pattern Recognition Receptor,PRR)胞外识别病菌保守 分子模式(Pathogen Associated Molecular Pattern,PAMP)激活的植物免疫 (PAMP-Triggered Immunity,PTI)是植物重要的基础抗性机制。跨膜受体除了 识别病菌保守分子模式,同样能够识别其自身受到损伤或病菌侵染的危险信号, 引发植物免疫反应,称为损伤相关分子模式(Damage-AssociatedMolecular Pa ttern,DAMP)。已发现的跨膜受体均为膜受体激酶(Receptor Kinases,RKs) 或类受体蛋白(Receptor-Like Proteins,RLPs),表明植物受到病原微生物侵 染产生免疫反应的保守性。鉴定植物中病菌侵染相关的损伤相关分子模式,认识 其生物学功能,可望为探索基于免疫识别的植物广谱抗病性的改良。
    在前期研究中,单卫星教授课题组通过功能鉴定获得了来源于烟草的可激发 自身免疫反应的分泌肽 NtPROPPI。在此项研究中,通过序列比对和进化分析, 在本氏烟草中鉴定到 NtPROPPI 的两个同源基因 NbPROPPI1 和 NbPROPPI2,进一 步通过实时定量 RT-PCR 方法,确认其编码基因的表达响应疫霉菌侵染和水杨酸 处理的诱导;研究工作还通过病毒诱导的基因沉默技术和根癌农杆菌介导的基因 瞬时表达方法,确认了 NbPROPPI1 和 NbPROPPI2 的免疫激活功能,其作为疫霉菌 侵染相关的损伤相关分子模式激活植物 PTI 免疫反应,包括促进 flg22 引发的胼 胝质沉积和活性氧迸发、激活 MAPK 磷酸化、PTI 途径相关基因 WRKY33 和 FRK 的 表达等,可显著增强烟草对疫霉菌侵染的抗性。
    针对保守区段,分别化学合成NbPROPPI1和NbPROPPI2的碳端20个氨基酸 残基的肽段NbPPI1和 NbPPI2,外源施加同样增强植物对寄生疫霉菌和致病疫霉 菌的抗性。进一步的分析表明,NbPPI1的免疫功能依赖免疫共受体 BAK1,多肽 截短试验表明NbPROPPI碳端特异的8个氨基酸残基是其激活免疫反应的关键区 域。研究工作发现,来源于烟草的多肽NbPPI作为疫霉菌侵染相关的损伤相关分 子模式,可激发植物对疫霉菌的抗性,为通过生物技术育种提高作物对疫霉菌的 抗性奠定了基础。
    本研究得到了国家自然科学基金和现代农业技术产业体系的资助。
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