真菌是如何在植物根部定植的

科隆大学的研究人员发现真菌利用两种真菌酶劫持植物的免疫系统，真菌在植物根系的定植中起着关键作用。这些发现为医学和农业的干预开辟了新的途径

　　

在自然界中，植物的根总是被真菌定植。这种相互作用既可以是互惠的——对植物和真菌都有益，也可以是致病的——真菌伤害宿主植物。由德国科隆大学的Alga Zuccaro教授博士领导的一个研究小组在《Cell Host & Microbe》发表论文揭示了有益的根真菌Serendipita indica如何成功地在模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）的植物根部定居。最初，真菌寄居在活的根细胞上。随后，在寄主植物中触发有限的细胞死亡，促进成功定植而不会造成重大伤害。控制宿主细胞死亡的机制在很大程度上是未知的。研究小组现在发现，Serendipita indica分泌两种酶，NucA和E5NT，它们产生分子脱氧腺苷（dAdo）。这种分子激活植物中受调节的细胞死亡，使真菌能够在根系中定植。这项名为“真菌内生菌产生的核苷信号调节宿主细胞死亡并促进根定植”的研究发表在《Cell Host & Microbe》杂志上。

研究人员表明，脱氧腺苷dAdo最初是在宿主细胞外的胞外空间外质体中产生的。在随后的步骤中，dAdo通过膜转运体ENT3进入植物细胞，在那里它劫持宿主的免疫系统，诱导细胞死亡。 Zuccaro教授的团队所描述的这种现象并不局限于植物。在致病菌金黄色葡萄球菌与人体免疫细胞相互作用时，在人类患者中也发生类似的过程。

“我们发现有益的根真菌Serendipita indica使用两种酶产生dAdo，就像金黄色葡萄球菌一样，诱导细胞死亡并使其成功定植。”“这表明这种机制在不同的微生物和生活方式中都是保守的，”Alga Zuccaro教授说。这些发现强调了微生物定植与宿主免疫代谢之间至关重要的相互作用，为医学和农业的新策略铺平了道路。“通过了解这些共同的机制，我们可以开发出更有效的方法来管理人类健康和作物生产中的有害和有益微生物。”

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杂志

Cell Host & Microbe》

DOI

10.1016 / j.chom.2024.10.020

文章标题

由真菌内生菌产生的核苷信号调节宿主细胞死亡并促进根定植

文章发表日期

11月26日—- 2024

文章摘要

• 来自有益根内生真菌的两种外质体酶协同产生dAdo

• dAdo是植物细胞死亡的有效诱导剂

• ENT3转运体是dAdo摄取和调节真菌引起的细胞死亡关键

• 在AtISI位点上的突变减少dAdo诱导的细胞死亡和影响真菌定植

有益内生真菌Serendipita indica在植物根系的细胞内定植遵循两阶段策略，其中包括一个阶段的宿主细胞死亡期以实现在拟南芥根系的成功定植。宿主细胞死亡是如何启动和控制的在很大程度上是未知的。在这里，我们发现两种真菌酶，外5 ' -核苷酸酶SiE5NT和核酸酶SiNucA，在细胞死亡开始时协同作用于外质体产生脱氧腺苷（dAdo）。摄取细胞外的dAdo而不是结构相关的腺苷，通过平衡核苷转运体ENT3激活细胞死亡。我们发现了一种以前未被鉴定的Toll样白细胞介素1受体(TIR)-核苷酸结合富亮氨酸重复受体（NLR）蛋白ISI（由S. indica诱导），作为影响宿主细胞死亡、真菌定植和促进生长的细胞内因子。我们的数据表明，两种真菌外胞体酶的联合活性促进了一种代谢物的产生，这种代谢物参与了TIR-NLR调节的途径，诱导植物细胞死亡，为植物的免疫代谢提供了一个联系。