中美法學(xué)者揭示動(dòng)植物病原卵菌致病機(jī)理——據(jù)稱對(duì)藥物和殺菌劑研發(fā)具有開(kāi)拓性意義

由中國(guó)西北農(nóng)林科技大學(xué)、美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)和法國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科學(xué)家組成的研究小組，在揭示真核類(lèi)動(dòng)植物病原菌特別是卵菌的致病機(jī)理方面取得重要突破，發(fā)現(xiàn)了真核類(lèi)病菌效應(yīng)蛋白進(jìn)入動(dòng)植物寄主細(xì)胞的一種普遍機(jī)理，研究結(jié)果《膜外3-磷酸磷脂酰肌醇分子介導(dǎo)真核病原菌效應(yīng)蛋白進(jìn)入動(dòng)植物寄主細(xì)胞》發(fā)表在7月23日出版的國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》雜志上。

卵菌包括霜霉菌、疫霉菌和腐霉菌等，是一類(lèi)真核微生物，能造成廣泛的農(nóng)作物和林業(yè)損失，1840年左右造成愛(ài)爾蘭大饑荒的馬鈴薯晚疫病和1990年左右美國(guó)西海岸的櫟樹(shù)猝死病就是其中的代表。至今，晚疫病仍是馬鈴薯生產(chǎn)中最為嚴(yán)重的病害問(wèn)題。病菌對(duì)寄主的侵染定殖和病害的發(fā)生，涉及病菌產(chǎn)生的一系列在寄主細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮干擾效應(yīng)的小分子蛋白。雖然科學(xué)家15年前即已在原核的病原細(xì)菌研究方面取得突破，揭示了病原細(xì)菌III型分泌系統(tǒng)在其效應(yīng)蛋白的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)、進(jìn)入寄主細(xì)胞的關(guān)鍵作用，然而對(duì)真核類(lèi)病菌效應(yīng)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理的認(rèn)識(shí)仍然十分有限。這些在序列上高度分化多樣的真核類(lèi)病菌效應(yīng)蛋白，如何進(jìn)入寄主細(xì)胞，是否存在共同的機(jī)理進(jìn)入寄主細(xì)胞，是全球科學(xué)家十分關(guān)注的問(wèn)題之一。

西北農(nóng)林科技大學(xué)教授單衛(wèi)星一直從事馬鈴薯晚疫病防控的應(yīng)用與基礎(chǔ)研究。作為此項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人之一，他介紹說(shuō)，在已完成全基因組測(cè)序的馬鈴薯晚疫病菌基因組中，僅RXLR類(lèi)效應(yīng)蛋白家族就有600～700個(gè)序列上高度分化的成員，認(rèn)識(shí)這些效應(yīng)蛋白如何進(jìn)入寄主細(xì)胞，對(duì)建立新型的病害防控策略意義重大。該研究小組發(fā)現(xiàn)，植物細(xì)胞質(zhì)膜外存在大量的3-磷酸磷脂酰肌醇分子，卵菌RXLR效應(yīng)蛋白通過(guò)與其結(jié)合進(jìn)入寄主細(xì)胞。

此項(xiàng)研究的骨干成員之一、西北農(nóng)林科技大學(xué)博士生顧彪介紹，卵菌致病關(guān)鍵的RXLR效應(yīng)蛋白與3-磷酸磷脂酰肌醇分子的結(jié)合是由RXLR結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)的；植物病原真菌的效應(yīng)蛋白也存在類(lèi)似卵菌RXLR效應(yīng)蛋白的功能結(jié)構(gòu)域，并且通過(guò)與3-磷酸磷脂酰肌醇分子的結(jié)合進(jìn)入寄主植物細(xì)胞。單衛(wèi)星還介紹說(shuō)，課題組的研究揭示了真核類(lèi)病原菌效應(yīng)蛋白進(jìn)入動(dòng)植物寄主細(xì)胞的一種普遍機(jī)理，這對(duì)藥物和殺菌劑研發(fā)具有開(kāi)拓性的意義。

據(jù)悉，此項(xiàng)研究得到科技部“973”項(xiàng)目和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的資助。