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病原菌攻擊植物時會使出“誘餌模式”

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原標題:病原菌攻擊植物時會使出“誘餌模式” 南京農業大學發現作物疫病發生新機制

聲東擊西、誘餌模式、道高一尺魔高一丈……人類戰爭中的兵不厭詐竟然會在低等生物體中上演。1月13日凌晨,美國《科學》雜志以研究長文形式在線發表南京農業大學王源超教授團隊的一項關于作物疫病發生機制的突破性成果,揭示了植物與病原菌的世界并不是人們所想像的那么簡單。

疫霉菌引起的作物疫病就像“植物瘟疫”,是農作物生產中危害非常嚴重的一類病害,19世紀中期曾引起歐洲的馬鈴薯晚疫病大流行,導致150萬人餓死,幾百萬人逃亡美洲和澳洲,這場“愛爾蘭大饑荒”曾被稱為人類歷史的轉折點。

科學家在研究中觀察到,疫霉菌攻擊宿主時,會使出一招瞞天過海的“誘餌模式”(DECOY):疫霉菌在侵染植物早期,向胞外分泌糖基水解酶XEG1攻擊植物細胞壁,而植物則利用水解酶抑制子GIP1抑制其活性;在進化的過程中,病原菌又獲得了XEG1的失活突變體XLP1,以誘餌“DECOY”的方式,競爭性干擾抑制子GIP1,與XEG1協同攻擊植物的抗病性。

該研究論文第一作者馬振川博士打了個比喻說:“XEG1相當于疫霉菌攻擊植物的常規導彈,導彈來了植物會啟用自身的導彈防御系統GIP1來抑制其攻擊,但有意思的是,疫霉菌會進化出‘假彈頭’,即XEG1的失活突變體XLP1,這個假彈頭雖然本身沒有攻擊性,但是它和植物抑制子GIP1的結合能力要高出XEG1約5倍,即假彈頭可以充當‘誘餌’,將作物防御系統的主要‘兵力’吸引過去,從而保護真彈頭XEG1‘乘虛而入’,攻擊作物導致病害發生”。

他們在稍早的研究中,還發現植物能夠利用細胞膜上的受體識別XEG1,啟動基礎水平的抗性,但是病原菌又可以分泌效應子到寄主細胞內干擾其抗性。“即便是肉眼看不見的病原菌在侵入宿主過程中,也上演著極其復雜和精確的‘攻擊、防御,再攻擊、再防御’的‘軍備競賽’,對這個過程的深入了解是發展安全高效病害控制策略的基礎。”王源超教授說。目前,已經發現的疫病菌有160多種,能侵染數千種植物,是全球糧食、食品和生態安全的重要威脅。這一發現為開發能誘導植物廣譜抗病性的生物農藥提供了重要的理論基礎。

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責任編輯: 閆月

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