研究揭示大麗輪枝菌效應子誘導寄主免疫機制

近日，西北農林科技大學植保學院作物病蟲害監測與治理團隊在大麗輪枝菌和黃萎病防控上取得新進展，相關研究成果在線發表于Plant, Cell & Environment上。

大麗輪枝菌是一種典型的土傳維管束病原真菌，寄主范圍廣泛、遺傳變異豐富、土壤中存活時間長，且尚無有效的抗病資源，使得大麗輪枝菌黃萎病的防控面臨巨大挑戰，每年在全球范圍內造成了嚴重的經濟損失。在病原菌侵染寄主的過程中，一些分泌的蛋白作為激發子，能夠誘導植物免疫系統的激活。這些蛋白不僅為開發新型病害防治策略提供了理論依據，也為作物抗病性改良提供了重要的分子靶點。然而，關于大麗輪枝菌激發子的研究相對較少。

該研究在大麗輪枝菌中鑒定了一個分泌蛋白VdSP8（Verticillium dahliaeS8 contained protease 8），不僅被大麗輪枝菌分泌進入寄主細胞內，還能誘導寄主葉片細胞發生程序性死亡（PCD），引發ROS迸發、調控免疫相關基因的表達，從而增強煙草對灰葡萄孢菌及丁香假單胞菌的抗性。通過截斷突變研究發現，PeptidaseS8結構域是VdSP8誘導植物PCD的關鍵功能區域。VdSP8敲除后，大麗輪枝菌的產孢能力降低、致病力增加，但對滲透脅迫的響應沒有顯著變化。此外，研究還證實了VdSP8與GhBGLU46的互作關系。沉默GhBGLU46導致棉花植株黃萎病癥狀加重，防御相關基因的表達量顯著降低，同時棉花植株細胞壁中木質素的沉積也受到了阻礙。酶活性分析顯示，VdSP8顯著提高了GhBGLU46的β-葡萄糖苷酶活性。進一步研究表明，在GhBGLU46沉默和未沉默棉花植株中，VdSP8敲除突變體的致病力沒有顯著差異，這表明VdSP8依賴于GhBGLU46來提高棉花植株對黃萎病的抗性。該研究不僅揭示了VdSP8在植物免疫中的作用機制，還為開發新的黃萎病防控策略提供了理論依據和研究方向。

研究揭示了VdSP8在植物免疫中的作用機制。（課題組供圖）

相關論文信息：https://doi.org/10.1111/pce.15170