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Fungal pathogen disables plant defense mechanism

真菌病原体破坏植物防御机制

关键词:
来源:
ScienceDaily
全文链接1:
http://agri.ckcest.cn/topic/downloadFile/55d9c993-cb85-4c8e-b1e8-47dcaa16edbb
全文链接2:
https://www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200619104310.htm
类型:
前沿资讯
语种:
中文
原文发布日期:
2020-06-19
摘要:
甘蓝植株通过部署一种名为“芥子油苷炸弹”的防御机制来抵御草食动物和病原体:当植物组织受到破坏时,会形成有毒的异硫氰酸盐,并能有效抵御攻击者。马克斯·普朗克化学生态研究所和比勒陀利亚大学的一项新研究中显示,这种防御在一定程度上对广泛传播的有害真菌核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)也是有效的。然而,病原体至少使用两种不同的解毒机制,使真菌能够成功传播到以此方式防御的植物上。由此形成的代谢产物对真菌无毒,使其可以在这些植物上生长。      核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)是具有极强破坏性的真菌病原体,可以感染400多种不同的植物。引起菌核病或白霉病,其主要症状是枯萎。可以看到白色的棉花状真菌孢子生长在植物的叶子和茎上。在农业中,对油菜种植构成严重威胁,也会危害甘蓝类蔬菜、马铃薯、豆类和草莓。     马克斯·普朗克化学生态研究所的科学家们长期以来一直在研究构成甘蓝类植物(包括油菜、萝卜和芥菜)的特殊防御机制的硫苷和异硫氰酸盐。希望能够了解植物病原体是如何克服植物的防御作用并在这些植物上定植。广泛的真菌病原体是否具有适应甘蓝类植物化学防御的策略。     研究人员通过实验证明,基于硫苷的防御物质可以有效抵御真菌侵袭。但是,研究也发现了白色霉菌对防御性物质解毒的两种不同策略:第一种是一般的解毒途径,将谷胱甘肽与异硫氰酸盐毒素结合。这种有机毒物的解毒在昆虫甚至哺乳动物中非常普遍。第二种更有效的使异硫氰酸盐无害的方法是水解它们,即用水分子酶解它们。研究人员希望确定这种解毒机制的酶和相应的基因。使这些物质成功脱毒的基因已经在细菌中被描述过。这些基因被称为Sax 基因,经模型植物拟南芥实验被发现:在拟南芥提取物中的存活。     研究人员基于已知的细菌SaxA蛋白进行搜索,以选择候选基因进行进一步研究。研究测试了这些基因是否真的在暴露于毒素的真菌中大量表达,以及由此产生的蛋白质是否能使毒素无害。利用高分辨率的分析方法,科学家们能够识别并量化真菌在解毒过程中产生代谢物。还使用SaxA编码基因被敲除的真菌突变体进行比较。这表明,白色霉菌的Sax蛋白对多种异硫氰酸盐具有活性,使其能够在甘蓝家族的不同植物上定植。      缺乏该解毒途径基因的突变体耐受异硫氰酸盐的能力大大降低。但是,这些突变体上调了其解毒的一般途径,尽管谷胱甘肽共轭不能像水解一样有效地使异硫氰酸盐解毒。但这种途径始终存在,它有助于真菌对多种毒物进行解毒。     在进一步的实验中,研究人员希望调查成功感染甘蓝类植物的其他真菌是否也通过相同途径对异硫氰酸盐进行解毒,以及不相关的真菌是否也能够降解这些毒素。
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