植物灰霉病菌致病新机制获解和病原细菌致病网络揭开

植物灰霉病菌致病新机制获解和病原细菌致病网络揭开

2018-05-12 19:24:19 108

植物灰霉病菌致病新机制获解
死体营养型植物病原真菌在杀死植物细胞获取营养前的能量来源和代谢途径是什么?这一问题一直困扰着相关学术界。记者10日从吉林大学了解到,国际微生物领域著名学术期刊《环境微生物学》(《Environmental Microbiology》)杂志日前在线发表了该校植物科学学院秦庆明教授课题组的研究成果,很好地回答了上述问题。

植物病原真菌引起的病害约占植物病害的70%—80%,每年在世界范围内造成巨大的经济损失。该研究以其中的灰霉病菌为研究对象,这种植物病原真菌可感染1400多种植物,引起灰霉病,每年在全球造成巨大的经济损失,因此其致病机制备受学术界关注。

该研究首次发现并系统阐述,糖异生(生物体将多种非糖物质转变成葡萄糖或糖原的过程)在植物病原真菌的发育和致病过程中发挥了多种作用,糖异生的存在,可使病原菌应对在侵染植物期间,自身葡萄糖和/或其它碳源的不足。研究团队还发现了灰霉病菌借助糖异生作用增强毒力侵染寄主的新途径,得出“糖异生途径是病原菌在获取寄主植物养分之前发育的基础,灰霉病菌利用该途径通过启动分生孢子萌发、侵染结构形成和侵入寄主细胞来增强其毒力”的科学结论。该研究结果预示糖异生关键组件及其调控因子有望成为防治灰霉病的潜在靶点。
据悉,该成果由吉林大学植物科学学院本科生组成的大学生创新研究团队,在秦庆明教授领导的吉林大学寄主—病原分子互作开放实验室完成。

灰霉病

灰霉病是露地、保护地作物常见且比较难防治的一种真菌性病害,属低温高湿型病害,病原菌生长温度为20~30℃,温度20~25℃、湿度持续90%以上时为病害高发期。灰霉病由灰葡萄孢菌侵染所致,属真菌病害,花、果、叶、茎均可发病。灰霉病病苗色浅,叶片、叶柄发病呈灰白色,水渍状,组织软化至腐烂,高湿时表面生有灰霉。幼茎多在叶柄基部出现不规则水浸斑,很快变软腐烂,缢缩或折倒,最后病苗腐烂枯萎病死。


灰霉病

农作物病原细菌致病网络揭开
据中国农科院最新消息,该院资划所微生物资源收集、保藏与发掘利用团队与美国康奈尔大学合作,将细菌致病蛋白组学研究从单一水平推进到整体和系统水平,从根本上揭开了农作物病原细菌致病网络。相关成果相继发表于《分子植物病理学(Molecular Plant Pathology)》及最新一期《细胞·通讯(Cell Reports)》上。

团队首席、资划所研究员魏海雷介绍,植物细菌病害是农作物最难防治的一类病害,对致病机理的深入研究是从根本上解决病害防治的最有效途径。Ⅲ型分泌系统是许多病原细菌的主要致病系统,负责致病效应蛋白的输出,在病理过程中起绝对作用。依赖于Ⅲ型分泌系统的效应蛋白是近年来病原与宿主互作研究的焦点和热点。由于病原菌中存在多个甚至几十个致病相关的效应蛋白,彼此之间形成了一个复杂而冗余的网络,因此对单一效应蛋白的研究不足以揭示整个致病机理,需要从系统角度综合解析致病效应蛋白组之间的互作关系,从而为防控病害寻找更直接有效的靶标。

魏海雷研究组与康奈尔大学植物病理与植物—微生物学系合作,以模式植物病原细菌丁香假单胞番茄变种为材料,在分离鉴定效应蛋白的基础上,构建了一系列的突变体材料,同时引入新的克隆和转化技术,创新性地搭建了一套研究致病效应蛋白组学的天然体系。利用这一体系对模式细菌致病蛋白组进行了高通量、系统性的解析,发现了特异性作用于病理过程的效应蛋白。此方法体系不仅可以应用于相近植物病原细菌致病效应蛋白组学的研究,还可以为人体和动物病原细菌学提供思路和应用平台,为更有效寻找细菌病害防控靶标奠定基础。

据悉,目前该项研究所构建的菌株材料已经与全世界80多个实验室共享使用。

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