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中科院微生物所张杰课题组揭示病原真菌侵染结构形成调控的完整MAPK信号途径

  • 转自:植物生物学公众号
  • 日期:2023-05-09
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      大丽轮枝菌是一种典型的土传性植物真菌病原,宿主范围极其广泛。其从植物根部侵染,引起植物维管束堵塞、叶片萎蔫或枯死。在侵染时,大丽轮枝菌的菌丝缠绕在植物根表面,发育形成独特的侵染结构——附着枝,穿透植物表面促进病原侵染。目前已有研究发现活性氧、钙信号和丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)等可能参与大丽轮枝菌的附着枝形成调控,但具体机制尚不完全明确。MAPK是一类具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性的蛋白激酶家族,存在于所有真核生物中。该家族的蛋白激酶成员以级联磷酸化的方式组成MAPK信号通路,在细胞的各种信号途径中发挥重要的调控作用。

      近日,中国科学院微生物研究所张杰研究组在aBIOTECH上发表了题为“A complete MAP kinase cascade controls hyphopodium formation and virulence of Verticillium dahliae” 的研究论文。

      研究发现,在大丽轮枝菌中表达MAPK激酶抑制因子能够显著抑制病菌的附着枝形成和致病力,与已有研究共同证明MAPK信号通路参与附着枝形成调控。通过基因敲除MAPK各级联复合物编码基因,发现VdKss1VdSte7VdSte11基因的缺失均显著降低大丽轮枝菌的附着枝形成、穿透以及致病力。大丽轮枝菌原生质体体系激酶活性研究表明,组成型激活形式的VdSte7和VdSte11可以特异性诱导VdKss1磷酸化。

Fig. 1 Expression of a MAPK inhibitor in Verticillium dahliae compromises hyphopodium formation

Fig. 2 Deletion of a specifific MAPK signifificantly compromises Verticillium dahliae hyphopodium formation and in vitro penetration

      以上研究提供了VdKss1VdSte7VdSte11基因参与大丽轮枝菌附着枝和致病力调控的遗传学证据,以及 VdSte11-VdSte7-VdKss1级联磷酸化和活性调控的分子证据,揭示了一条调控大丽轮枝菌附着枝形成调控的完整MAPK信号途径。

Fig. 6 Deletion of VdSte7 or VdSte11 compromises virulence of Verticillium dahliae in cotton plants

      中国科学院微生物研究所博士生叶子芩为论文第一作者,张杰研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院基础研究青年科学家项目、中国科学院战略性先导科技专项等项目的支持。