Nature Microbiology | 研究揭示水稻稻瘟病菌附着胞侵入力的调控机制！

以下文章来源于Ad植物微生物 ，作者Talbot

许多植物病原体利用特殊的侵染细胞，称为附着胞，侵染宿主。附着胞促进病原体进入宿主组织，引起病害，而著名的“gold leaf”实验证明了一些真菌附着胞利用力量产生而非酶活性来穿透叶表皮。水稻稻瘟病菌（学名为Pyricularia oryzae，以下简称M. oryzae）是对全球粮食安全构成重大威胁的病原体。它的附着胞能够通过产生高达8.0 MPa（约为汽车轮胎压力的40倍）的渗压来突破水稻叶的坚硬表面，甚至能够穿透其他坚硬的合成材料。在相关病原体Colletotrichum graminicola中，通过使用光波导测量，附着胞在基部产生的力量约为17 µN。相比之下，真菌或卵菌菌丝的压力很少超过0.8 MPa。M. oryzae的附着胞具有含黑色素的细胞壁，不渗透甘油，但可自由渗透水，水迅速进入细胞，产生静水压力。突变黑色素生物合成酶编码基因ALB1、RSY1和BUF1会导致附着胞黑化的丧失，使得溶质和水能够通过附着胞细胞壁，导致渗压生成的丧失和致病能力的丧失。

直接测量附着胞渗压一直是一个挑战，因为所产生的巨大压力使得使用压力探针成为不可能。相反，研究人员采用了间接方法，例如早期细胞溶解测定，该试验记录了附着胞在高渗透溶液中孵育时细胞溃解的速率。然而，缺乏黑色素的突变体在接触高浓度甘油时会发生胞浆溶解，而不是细胞溃解，从而限制了该试验的使用。Flipper-TR探针含有一个膜定位的荧光团，对作用于质膜的机械力非常敏感。先前的研究表明，在酵母和哺乳动物细胞中，探针的荧光寿命与质膜张力呈线性变化。在M. oryzae中，该探针已被用于测量Guy11菌株和∆vast1突变体的菌丝中的质膜张力。∆vast1突变体影响TOR信号传导，涉及cAMP响应、细胞完整性和自噬的调控。然而，目前的实验仅在菌丝中进行，探针在附着胞中的应用尚未得到报道。

2023年7月20日，国际权威学术期刊Nature Microbiology发表了英国塞恩斯伯里实验室（Science is the lifestyle! 走进英国塞恩斯伯里实验室 (TSL)！）Nicholas J Talbot（近5年56篇高水平文章！Nick Talbot院士团队在水稻抗病领域取得一系列进展！Nature Microbiology | Nicholas Talbot点评：掌控稻瘟病菌！Plant Cell | 稻瘟病侵染过程转录组揭示了扩张的病原真菌效应蛋白组！）团队的最新相关研究成果，题为A molecular mechanosensor for real-time visualization of appressorium membrane tension in Magnaporthe oryzae的研究论文。

对附着胞巨大的内部压力进行研究非常具有挑战性，因此我们对植物侵染的细胞机理的了解并不全面。在本研究中，科研人员使用荧光寿命成像技术对M. oryzae中的膜定位分子机械探针进行了定量研究，以评估膜张力的变化。科研人员发现，附着胞内的极端压力导致了膜力学的大规模空间异质性，远远超过以往观察到的任何细胞类型。相比之下，无致病性、缺乏黑色素的突变体表现出空间均匀的较低膜张力。而传感蛋白激酶∆sln1突变体在附着胞膨胀过程中显示出明显较高的膜张力，这为Sln1在植物感染过程中控制渗压提供了证据。因此，这种非侵入性的活细胞成像技术为我们提供了对致病真菌侵染宿主时所释放的巨大侵入力的新认识，为新的病害干预策略提供了潜在的可能性。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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