南农大作物免疫团队在《自然》发表研究论文

【江苏科技报】植物受体抗病的“双重免疫”功能获揭

2022-09-30 来源:江苏科技报 作者:夏文燕 俞佳宁 图片:

声东击西、诱饵模式,魔高一尺,道高一 丈……人类战争中的兵不厌诈在微观世界精密上演。北京时间9月21日,南京农业大学王源超教授团队和清华大学柴继杰教授团队合作在国际权威学术期刊《自然》上发表题为“Plant receptor-like protein activation by a microbial glycoside hydrolase” 的研究论文,解析了细胞膜受体蛋白RXEG1识别病原菌核心致病因子XEG1激活植物免疫的作用机制,首次揭示了细胞膜受体蛋白具有“免疫识别受体”和“抑制子”的双重功能,这为人类认识复杂精密的植物与病原菌互作机制提供了新的认知,对改良作物广谱、持久抗病性具有重要指导意义,同时为开发绿色新型生物农药奠定核心理论基础。

植物细胞膜识别受体作为监控病原菌侵害的“前哨”,通过识别病原菌保守致病因子,激活植物多层次防卫系统,产生对病原菌的抗性。自1994年在国际上首次鉴定以来,植物细胞膜受体蛋白作为抗病受体一直是关注的焦点,但对于其如何被激活发挥抗性的作用机制尚未揭示。

合作团队利用晶体衍射和冷冻电子显微镜技术解析了识别受体RXEG1的“静息态”、RXEG1-XEG1的“中间态”和RXEG1-XEG1-BAK1的“激活态”等多种不同状态的结构。通过多种生化和功能分析,明确了XEG1作为配体结合RXEG1胞外结构域诱导RXEG1岛区构象改变。

研究首先厘清了细胞膜受体蛋白发挥“免疫识别受体”功能的具体机制。“XEG1就像一把钥匙,当RXEG1这把锁被钥匙打开时,XEG1诱导RXEG1构象发生改变,从而促进RXEG1与BAK1的异源二聚化,激活植物免疫信号,”据论文共同第一作者王燕副教授介绍,XEG1不直接参与RXEG1与共受体蛋白激酶BAK1的互作,而是通过别构效应促进RXEG1与BAK1互作激活植物抗性。

该研究的重大突破还在于,发现了RXEG1能够发挥作为“抑制子”的双重功能。研究揭示,RXEG1结合在XEG1的酶活性口袋,RXEG1与XEG1结合后抑制了XEG1的糖基水解酶活性。

“病原菌侵染过程中分泌的XEG1通过糖基水解酶活性破坏植物抗性。RXEG1就像一把大钳子,把XEG1对植物的破坏能力牢牢锁住” 王燕说。

研究中提到的XEG1,是在细菌、真菌和卵菌等多种病原菌中广泛存在的一类保守的糖基水解酶,可被烟草、大豆、番茄等多种植物识别诱导免疫反应。因此,该研究突破对于改良作物广谱、持久抗病性具有重要指导意义,同时为开发绿色新型生物农药奠定核心理论基础。


审核:许天颖

校对:田相洁

编辑:俞佳宁

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