微生物所揭示黄萎病菌靶向植物转录因子调控植物免疫的机制
2018/5/16 

植物黄萎病是对植物危害较为严重的维管束病害,其病原菌主要为大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)。大丽轮枝菌存活能力极强,在其定殖过程中,会通过微菌核和菌丝紧贴在植物根系,继而形成附着枝渗入植物细胞并最终定殖于维管组织中。尽管大丽轮枝菌的基本侵染过程已经很明确,但是对于其致毒的分子机制大部分未知。目前在大丽轮枝菌毒力因子的研究上已取得一定进展,主要是调节大丽轮枝菌发育的基因的发掘。除此以外,病原菌还可以通过效应物(致毒因素)抑制宿主防御以促进发病。靶向关键免疫成分是致病效应因子用于促进致病性的常用策略,因此筛选由致病效应物靶向的宿主蛋白提供了鉴定关键宿主防御组分的有效方式。


近日,eLife杂志在线发表了中国科学院微生物研究所郭惠珊研究员和张杰副研究员为共同通讯作者的题为“The plant specific transcription factors CBP60g and SARD1 are targeted by a Verticillium secretory protein VdSCP41 to modulate immunity”的研究论文,该研究揭示了黄萎病菌分泌蛋白VdSCP41通过靶向调控转录因子影响植物抗性的机制。


该研究首先证明了VdSCP41是一种对大丽轮枝菌致病性至关重要的细胞内效应物。该论文通过反向遗传筛选,鉴定了对大丽轮枝菌致病性至关重要的分泌蛋白。通过构建56个基因缺失突变体(每个突变体靶向单个潜在分泌的蛋白质),并通过毒力评估筛选出VdSCP41分泌蛋白。该研究通过Southern印迹分析、互补和表型观察等进一步验证了VdSCP41对大丽轮枝菌毒力的贡献。


之后,该研究证明了VdSCP41靶向拟南芥CBP60g和SARD1转录因子,以干扰目基因的表达为了探索VdSCP41在抑制植物免疫力中所使用的毒力机制,该研究搜索了VdSCP41靶向的植物组分。通过将与3×FLAG融合后的DspVdSCP41在拟南芥原生质体中的瞬时表达,并分析纯化含有VdSCP41的蛋白质复合物,发现了候选作用蛋白CBP60g。并通过CBP60g的功能分析,进一步检测到了VdSCP41与CBP家族中另一转录因子SARD1之间的相互作用。结果证明,CBP60g和SARD1均是VdSCP41的靶标蛋白。且在拟南芥中,CBP60g和SARD1是大丽轮枝菌VdSCP41介导的毒力所必需的。


最后,该研究对VdSCP41的干扰抗性模式进行了探索。研究表明VdSCP41的共表达抑制CBP60g诱导的SA合成基因启动子的表达。并且VdSCP41会通过结合CBP60g的C端部分(具有转录激活活性的结构域)以干扰其活性,直接抑制CBP60g的DNA结合活性。该研究还通过ChIP-seq分析鉴定了许多由CBP60g和SARD1直接靶向的不依赖SA的调节子,揭示了VdSCP41可能通过CBP60g和SARD1靶向SA以外的信号途径来干扰植物免疫。



该研究提出,在病原菌侵染过程中,来自大丽轮枝菌的PAMP(如NLP和甲壳素)被植物识别以诱导CBP60g和SARD1的表达,CBP60g和SARD1随后调控相关免疫蛋白的表达以防御病原体感染。同时,大丽轮枝菌分泌的VdSCP41行使细胞内效应器的功能,靶向CBPs转录激活结构域的,从而干扰转录因子的活性,最终抑制植物对大丽轮枝菌的免疫性。

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