The Crop Journal | 河北农大小麦叶锈病研究团队揭示PR蛋白与叶锈菌效应蛋白互作机制

以下文章来源于The Crop Journal ，作者编辑部

近年来小麦叶锈病发生频率高、范围广，呈逐年加重的趋势。叶锈菌毒性变异频繁，新的毒性小种不断出现，往往导致小麦抗叶锈病品种推广种植几年后抗性丧失。开展小麦叶锈菌效应蛋白与寄主互作的分子机制研究，对抗锈性品种的合理利用和小麦锈病的可持续控制有重要的理论指导作用。然而，小麦叶锈菌专性寄生、在小麦上形成双核的冬孢子、缺乏有效的转化体系，这一直是小麦叶锈菌效应蛋白研究的瓶颈。近年来，随着植物与病原物互作研究的不断深入，发现越来越多的病程相关蛋白可以和无毒基因或者关键的病原菌致病基因相互识别，这为我们提供了一个新的思路。

近日，河北农业大学植物保护学院王海燕教授课题组在The Crop Journal在线发表了题为“Puccinia triticina effector protein Pt_21 interacts with wheat thaumatin-like protein TaTLP1 to inhibit its antifungal activity and suppress wheat apoplast immunity”的研究论文，该研究揭示了叶锈菌效应蛋白Pt_21直接靶向小麦类甜蛋白TaTLP1，并通过抑制TaTLP1的抗真菌活性来抑制宿主的防御反应。

该研究借助酵母双杂交技术、免疫共沉淀技术以及蛋白的共定位技术明确叶锈菌效应蛋白Pt_21与类甜蛋白TaTLP1相互作用，且该互作发生在细胞的质外体（图1）。qPCR结果表明Pt_21参与了叶锈菌感染的早期阶段；酵母信号肽筛选系统确定Pt_21蛋白含有一个功能性分泌肽（图2）。在烟草中异源表达Pt_21，BAX抑制试验结果表明，Pt_21抑制BAX诱导的细胞死亡，且N末端区域是抑制功能的关键功能区（图3）。将TaTLP1蛋白结构中的10个半胱氨酸分别突变为丙氨酸，发现N端区域的Cys71是TaTLP1与Pt_21相互作用所必需的（图4）。体外抑菌试验及体内纯蛋白注射试验结果表明，叶锈菌效应蛋白Pt_21抑制了TaTLP1的抗真菌活性（图5和图6）。总之，该研究发现叶锈菌效应蛋白Pt_21通过与TaTLP1互作抑制了小麦的抗叶锈病防御反应，这些研究结果拓宽了我们对叶锈菌效应蛋白毒力机制的理解。

作者和基金项目

河北农业大学植物保护学院王菲博士、申松松博士、崔钟池博士为该文共同第一作者，植物保护学院王海燕教授和园艺学院马利松教授为共同通信作者。王海燕教授研究小组的主要研究方向为小麦与叶锈菌互作机制，近5年在PLOS Genetics、Frontiers in Plant Science、Molecular Plant Pathology 等学术期刊发表论文多篇。该研究得到国家自然科学基金项目（32172384和31501623）、河北省自然科学基金项目（C2020204028）、河北省重点研发项目（20326505D）以及河北省引进海外高层次人才“百人计划”（E2020100004）的资助。

本文转载自The Crop Journal

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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