大豆胞囊线虫效应蛋白Hg16B09对植物免疫反应的抑制作用

为明确大豆胞囊线虫效应蛋白Hg16B09是否对植物免疫反应具有调控作用,本研究借助本氏烟草叶片瞬时表达Hg16B09,利用免疫激发子触发PTI和ETI反应,考察激发子诱导烟草叶片细胞过敏性坏死反应发生、活性氧爆发以及防御相关基因的表达变化情况。结果表明:Hg16B09在烟草细胞中瞬时表达能够显著抑制鞭毛蛋白flg22诱导H;O;的产生及防御基因PTI5、WRKY22-A、WRKY22-B和ACRE31的表达,其表达量相比对照分别降低了45%、61%、67%和61%。Hg16B09也能抑制由丁香假单胞杆菌Pst DC3000和线虫无毒效应子Rbp-1触发的HR发生,并减少了细胞坏死面积;qRT-PCR分析显示,Hg16B09对Pst DC3000激活的SA途径防御基因PR1a、PR2、WRKY51及PI1上调表达具有显著抑制作用,与对照相比表达量分别降低了67%、71%、48%和81%。以上结果表明Hg16B09对植物的PTI和ETI免疫反应具有双重抑制作用,说明调控寄主免疫防御是Hg16B09促进SCN寄生的一个关键毒性功能。

小麦条锈菌效应蛋白Hasp58抑制植物免疫的功能分析

为明确小麦条锈菌吸器特异表达效应蛋白Hasp58抑制植物免疫的功能,利用PCR获得Hasp58的全长cDNA序列;借助生物信息学软件预测Hasp58的信号肽;将Hasp58构建到pGR106载体用于农杆菌(Agrobactrium tumefacien)介导的烟草瞬时表达系统,明确Hasp58抑制细胞坏死的毒性功能;将Hasp58构建到pCambia1302载体用于烟草细胞定位,明确Hasp58定位情况;将Hasp58构建到pEDV6载体用于荧光假单胞杆菌(Pseudomonas fluorescens)介导的小麦瞬时表达系统,对小麦胼胝质、过敏性坏死面积、活性氧、菌丝面积、菌丝长度进行统计分析,明确Hasp58抑制寄主植物PAMPs引发的免疫反应(PTI)和效应蛋白诱导的免疫反应(ETI)功能。结果表明,条锈菌Hasp58的cDNA全长为1 026 bp,编码342个氨基酸,N端含26_aa的信号肽;通过农杆菌侵染,在烟草中瞬时表达Hasp58,发现其能够抑制由BAX诱导的细胞坏死,为条锈菌的候选效应蛋白;烟草细胞定位发现,含有信号肽和缺失信号肽的Hasp58与GFP融合表达均定位在细胞质,推测该效应蛋白在胞质作用;利用细菌的三型分泌系统在小麦中瞬时表达Hasp58,发现其能够抑制荧光假单胞杆菌引起的胼胝质积累,导致由无毒性条锈菌小种CYR23引起的小麦过敏性坏死面积和活性氧减少,使菌丝面积和长度增加。推测小麦条锈菌效应蛋白Hasp58可抑制寄主植物的PAMPs引发的免疫反应(PTI)和效应蛋白诱导的免疫反应(ETI),并促进自身侵染。

两类免疫受体强强联手筑牢植物免疫防线

植物先天免疫系统在抵御病原菌入侵过程中发挥至关重要的作用,主要包括两个层次,即病原菌相关分子模式和效应因子分别触发的PTI和ETI免疫反应。PTI和ETI分别由植物细胞膜表面模式识别受体(PRRs)和胞内免疫受体(NLRs)激活,具有特异的激活机制,但是两者激活的下游免疫事件相互重叠。PTI和ETI是否为泾渭分明的两道防线,以及ETI与PTI下游事件为何如此相似,一直是植物免疫领域最受关注的问题之一。最近,中国科学院分子植物科学卓越创新中心辛秀芳团队与合作者利用拟南芥(Arabidopsis thaliana)与丁香假单胞杆菌(Pseudomonas syringae)互作系统对PTI和ETI在机制上的联系进行了研究。他们发现PRRs和共受体参与ETI,而活性氧的产生是联系PRRs和NLRs所介导的免疫早期信号事件。他们还发现NLRs信号能够迅速增强PTI关键因子的转录和蛋白水平,PTI的增强在ETI免疫反应中不可或缺。该研究从机制上解析了植物免疫领域中长期悬而未决的PTI与ETI相似性之谜,是该领域的一项突破性进展,为未来作物分子设计育种提供了新的启示。