近日，《Journal of Integrative Plant Biology》雜志在線發(fā)表了農(nóng)學(xué)院單衛(wèi)星教授團隊題為《The novel peptide NbPPI1 identified from Nicotiana benthamiana triggers immune responses and enhances resistance against Phytophthora pathogens》的研究文章。植物保護學(xué)院博士生文曲江為論文第一作者，單衛(wèi)星教授為論文通訊作者。
基于跨膜受體（Pattern Recognition Receptor, PRR）胞外識別病菌保守分子模式（Pathogen Associated Molecular Pattern, PAMP）激活的植物免疫（PAMP-Triggered Immunity, PTI）是植物重要的基礎(chǔ)抗性機制?？缒な荏w除了識別病菌保守分子模式，同樣能夠識別其自身受到損傷或病菌侵染的危險信號，引發(fā)植物免疫反應(yīng)，稱為損傷相關(guān)分子模式（Damage-AssociatedMolecular Pattern, DAMP）。已發(fā)現(xiàn)的跨膜受體均為膜受體激酶（Receptor Kinases, RKs）或類受體蛋白（Receptor-Like Proteins,RLPs），表明植物受到病原微生物侵染產(chǎn)生免疫反應(yīng)的保守性。鑒定植物中病菌侵染相關(guān)的損傷相關(guān)分子模式，認(rèn)識其生物學(xué)功能，可望為探索基于免疫識別的植物廣譜抗病性的改良。
在前期研究中，單衛(wèi)星教授課題組通過功能鑒定獲得了來源于煙草的可激發(fā)自身免疫反應(yīng)的分泌肽NtPROPPI。在此項研究中，通過序列比對和進化分析，在本氏煙草中鑒定到NtPROPPI的兩個同源基因NbPROPPI1和NbPROPPI2，進一步通過實時定量RT-PCR方法，確認(rèn)其編碼基因的表達響應(yīng)疫霉菌侵染和水楊酸處理的誘導(dǎo)；研究工作還通過病毒誘導(dǎo)的基因沉默技術(shù)和根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)的基因瞬時表達方法，確認(rèn)了NbPROPPI1和NbPROPPI2的免疫激活功能，其作為疫霉菌侵染相關(guān)的損傷相關(guān)分子模式激活植物PTI免疫反應(yīng)，包括促進flg22引發(fā)的胼胝質(zhì)沉積和活性氧迸發(fā)、激活MAPK磷酸化、PTI途徑相關(guān)基因WRKY33和FRK的表達等，可顯著增強煙草對疫霉菌侵染的抗性。
針對保守區(qū)段，分別化學(xué)合成NbPROPPI1和NbPROPPI2的碳端20個氨基酸殘基的肽段NbPPI1和NbPPI2，外源施加同樣增強植物對寄生疫霉菌和致病疫霉菌的抗性。進一步的分析表明，NbPPI1的免疫功能依賴免疫共受體BAK1，多肽截短試驗表明NbPROPPI碳端特異的8個氨基酸殘基是其激活免疫反應(yīng)的關(guān)鍵區(qū)域。研究工作發(fā)現(xiàn)，來源于煙草的多肽NbPPI作為疫霉菌侵染相關(guān)的損傷相關(guān)分子模式，可激發(fā)植物對疫霉菌的抗性，為通過生物技術(shù)育種提高作物對疫霉菌的抗性奠定了基礎(chǔ)。
本研究得到了國家自然科學(xué)基金和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系的資助。
全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/jipb.13033?af=“R
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