真菌中新发现的蛋白质绕过了植物的防御

美国农业部农业研究局和华盛顿州立大学的科学家们发现了一种蛋白质，这种蛋白质可以让600多种植物中导致白色霉菌茎腐烂的真菌克服植物的防御能力。对这种被称为SsPINE1的蛋白质的了解，可以帮助研究人员开发一种新的、更精确的控制菌核菌的系统，这种菌核菌会攻击土豆、大豆、向日葵、豌豆、扁豆、油菜和许多其他阔叶作物。每年严重的疫情爆发可能造成数十亿美元的损失。

　　

   

   

图片:一种新发现的蛋白质有助于真菌，这种真菌导致向日葵和600多种其他植物的白色霉菌茎腐烂，绕过植物的防御。

美国农业部农业研究局和华盛顿州立大学的科学家们发现了一种蛋白质，这种蛋白质可以使导致600多种植物中白色霉菌茎腐烂的真菌克服植物的防御能力。

对这种被称为SsPINE1的蛋白质的了解，可以帮助研究人员开发一种新的、更精确的控制菌核菌的系统，这种菌核菌会攻击土豆、大豆、向日葵、豌豆、扁豆、油菜和许多其他阔叶作物。每年严重的疫情爆发可能造成数十亿美元的损失。

菌核菌通过分泌一种叫做聚半乳糖醛酸酶(PG)的化学物质来破坏植物的细胞壁，从而导致植物腐烂和死亡。植物通过产生一种蛋白质来保护自己，这种蛋白质可以阻止或抑制真菌的PG(标记为PGIP)，这是1971年发现的。从那时起，科学家们已经知道一些真菌病原体有办法克服植物的PGIP。但他们未能确定它的身份。

“真菌病原体和它们的植物宿主之间本质上是一场持续的军备竞赛，一场攻击、反击和反攻的激烈战斗，每一方都在不断发展和改变其化学战术，以绕过或克服对方的防御。”位于华盛顿普尔曼的美国农业研究所谷物豆类遗传生理学研究单位的植物病理学家陈卫东说，他是这项研究的负责人，刚刚在《自然通讯》上发表了论文[https://www.nature.com/articles/s41467-022-29788-2]。

陈说，识别SsPINE1的关键是观察真菌细胞之外的东西。

“我们通过观察真菌排出的物质发现了它，”他说。它就在那儿。当我们发现这种与PGIP相互作用的蛋白质SsPINE1时，就说得通了。”

然后，为了证明SsPINE1蛋白使菌核菌绕过植物的PGIP, Chen和他的同事在实验室中删除了真菌中的蛋白质，这大大降低了它的影响。

“当我们发现这种蛋白质时，我起了鸡皮疙瘩，”华盛顿州立大学植物病理学副教授、这篇论文的合著者之一田中Kiwamu说。“它回答了科学家们在过去50年里提出的所有问题:为什么这些真菌总是克服植物的防御?为什么它们有这么广泛的宿主范围，为什么它们如此成功?”

SsPINE1的发现为研究控制白霉茎腐病原体开辟了新的途径，包括可能更有效、更有针对性的育种，使植物自然抵抗菌核病。该团队已经表明，其他相关的真菌病原体也使用这种对抗策略，这只会使这一发现变得更加重要。

这项研究是国家菌核菌倡议的一部分，这是一个由多个组织共同努力的项目，ARS创建该项目是为了反击菌核菌，因为这种真菌在世界各地造成了如此大的危害。

该研究团队还包括来自美国农业部、WSU、中国陕西西北农林科技大学、中国武汉理工大学和华中农业大学的科学家。

农业研究局是美国农业部内部的主要科学研究机构。美国农业研究所每天致力于解决影响美国的农业问题。在农业研究上每投入1美元，就会产生17美元的经济影响。

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真菌细胞外效应失活植物聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白