一種新發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)導(dǎo)致向日葵和600多種其他植物物種中的白霉莖腐爛的真菌繞過植物的防御。圖片來源：美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究服務(wù)部
科技日報記者 張夢然
美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究服務(wù)部（ARS）和華盛頓州立大學(xué)的一個小組發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)能讓600多種植物中導(dǎo)致白霉莖腐爛的真菌克服“植物防御”。該項(xiàng)研究成果近日發(fā)表在《自然·通訊》雜志上。
對這種名為SsPINE1的蛋白質(zhì)的了解，可幫助研究人員開發(fā)新的、更精確的控制系統(tǒng)，用于控制攻擊馬鈴薯、大豆、向日葵、豌豆、扁豆、油菜和許多其他闊葉作物的菌核菌。在嚴(yán)重暴發(fā)的一年，菌核菌造成的損失可能高達(dá)數(shù)十億美元。
名為S. sclerotiorum真菌通過分泌多聚半乳糖醛酸酶（PG）導(dǎo)致植物腐爛和死亡，這種化學(xué)物質(zhì)會破壞植物的細(xì)胞壁。植物通過產(chǎn)生一種阻止或抑制真菌PG的蛋白質(zhì)來保護(hù)自己，該蛋白質(zhì)標(biāo)記為PGIP，于1971年被發(fā)現(xiàn)。從那時起，科學(xué)家們已經(jīng)知道一些真菌病原體有辦法克服植物的PGIP，但他們無法識別它。
“本質(zhì)上是真菌病原體與其植物宿主之間持續(xù)的軍備競賽，一場激烈的攻防之戰(zhàn)，其中每一方都在不斷發(fā)展和改變其化學(xué)策略，以繞過或克服對方的防御?！?研究負(fù)責(zé)人、ARS谷物豆科植物遺傳學(xué)生理學(xué)研究部研究植物病理學(xué)家陳衛(wèi)東說。
研究人員說，識別SsPINE1的關(guān)鍵是在真菌細(xì)胞之外尋找它。他們通過觀察真菌排泄的物質(zhì)發(fā)現(xiàn)了它。為了證明蛋白質(zhì)SsPINE1是讓菌核菌繞過植物PGIP的原因，研究人員在實(shí)驗(yàn)室中刪除了真菌中的蛋白質(zhì)，這大大降低了它的影響。
華盛頓州立大學(xué)植物病理學(xué)系副教授、該論文的合著者田中究表示：“它回答了科學(xué)家在過去50年中提出的所有這些問題：為什么這些真菌總能繞過植物的防御系統(tǒng)？為什么它們的宿主范圍如此廣泛？為什么它們?nèi)绱顺晒?？?/p>
SsPINE1的發(fā)現(xiàn)為研究控制白霉菌莖腐病病原體開辟了新途徑，包括更有效、更有針對性的育種，以使植物對菌核病具有天然抗性。研究團(tuán)隊已經(jīng)表明，其他相關(guān)的真菌病原體使用這種反策略，這只會使這一發(fā)現(xiàn)變得更加重要。
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