微生物所发现大丽轮枝菌核定位效应分子跨界调节植物免疫抗性
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2017-04-20
图 A，VdSCP7-GFP 从病原菌分泌出来跨界进入植物细胞并定位到细胞核。图 B，VdSCP7 基因敲除突变体（∆vdscp7-1）增强了对棉花寄主的致病性；图 C，VdSCP7 调控植物免疫假说示意图。
大丽轮枝菌是一种具有广泛寄主的土传植物病原真菌，在世界范围内引起严重的黄萎病害，每年对我国棉花生产造成巨大的经济损失。与绝大多数病原微生物一样，该真菌依赖于其分泌的效应分子（effector，或效应蛋白）克服植物先天免疫，从而定殖寄主。而抗性植物往往能够识别效应分子、激活更加强烈的植物免疫（effector-triggered immunity，或 ETI），抑制病原菌的成功定殖。目前大丽轮枝菌中已发现能够被植物识别、引起 ETI 的效应分子极少，并且尚未发现能够直接进入植物细胞核调控免疫反应的效应因子。
中国科学院微生物研究所研究员郭惠珊课题组近年来致力于大丽轮枝菌致病机理以及作物对黄萎病抗性机制的研究。在对大丽轮枝菌小分子外泌蛋白的研究中，发现一种作用机制比较特殊的效应分子 VdSCP7，可以通过从植物质外体到细胞核之间的转运调节植物免疫；使得植物对病原真菌、卵菌等病原物产生不同抗、感性变化。
VdSCP7 在大丽轮枝菌外泌蛋白质组中被发现，是轮枝菌属特异的外泌蛋白。研究发现，VdSCP7 编码核定位信号，能够从病原菌分泌出来跨界进入植物细胞并定位到细胞核（图 A）；VdSCP7 的植物核定位决定了免疫反应的产生；这种植物免疫使得植物获得对病原真菌（如葡萄灰霉菌）的抗性，然而却使病原卵菌（如辣椒疫霉）对植物的侵染加快；值得注意的是，VdSCP7 的基因敲除突变体在棉花寄主上的致病力显著增强（图 B），说明棉花寄主中可能具有潜在的抗性基因识别 VdSCP7、激活植物免疫（图 C）。VdSCP7 是首个在轮枝菌中被发现的核定位效应分子。
这项成果是郭惠珊研究组继近期发现大丽轮枝菌的侵染结构（即附着枝）依赖的活性氧 - 钙离子信号通路调控侵染钉的形成和入侵机制（Zhao et al., 2016 PLoS Pathogens）、侵染钉衍生和植物细胞壁紧密接触形成 Septin 骨架环的效应蛋白分泌界面（Zhou et al., PLoS Pathogens）之后，在大丽轮枝菌效应蛋白分泌和跨界功能研究中取得的重要进展。
该项研究成果发表在国际学术期刊《新植物学家》（New Phytologist）上。张丽莎和倪浩为论文的并列第一作者，郭惠珊和华辰雷为通讯作者。研究得到了中科院战略性先导专项（B 类）、国家自然科学基金（青年）和国家留学基金委（访问学者）的资助。
