研究发现小麦赤霉病致病关键蛋白

近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）张翠军课题组在《植物生理学（Plant Physiology）》上发表了题为“Subtilisin-like proteases from Fusarium graminearum induce plant cell death and contribute to virulence”的研究论文，该研究鉴定得到小麦赤霉病致病关键蛋白——枯草杆菌蛋白酶家族成员（Subtilisin-like family proteases, FgSLPs），研究发现，引起小麦赤霉病的禾谷镰刀菌会分泌一类枯草杆菌蛋白酶，这类蛋白酶会导致植物非特异性细胞死亡，敲除该基因后，病原菌致病力减弱，小麦穗部毒素含量明显减少。该研究加深了我们对小麦赤霉病发生机制的理解。

禾谷镰孢菌引起的赤霉病是小麦最严重的病害之一，对小麦产量和品质影响严重。病原真菌在侵染寄主植物时，会分泌大量效应蛋白，这些蛋白可以帮助病原体克服宿主物理屏障、抑制植物抗性、改变宿主生理等，进而促进侵染。然而，禾谷镰刀菌中大多数分泌性效应蛋白的功能和致病机制尚不清楚。

该研究首先通过质谱分析鉴定了禾谷镰刀菌的分泌蛋白组，并从中筛选到五个枯草杆菌蛋白酶FgSLPs，其能够在烟草、棉花和拟南芥中诱导细胞死亡。进一步的实验发现FgSLPs引起的植物细胞死亡不依赖其信号肽和光照，但不能缺少Inhibitor_I9和Peptidase S8结构域。此外，FgSLPs引起的细胞死亡并不依赖于植物典型的免疫反应通路。小麦赤霉病发生过程中，FgSLP1和FgSLP2两个基因受诱导高表达，同时敲除FgSLP1和FgSLP2两个基因的禾谷镰刀菌致病性明显降低，小麦穗部呕吐毒素含量减少。进一步研究表明FgSLP1可能靶向植物抗凋亡蛋白TCTP。综上，该研究发现了一类枯草杆菌蛋白酶，其能够引起植物细胞死亡，是禾谷镰刀菌致病性关键蛋白，研究结果加深了我们对小麦赤霉病发生机制的理解。

图1 | 敲除FgSLP1和FgSLP2的禾谷镰刀菌致病性减弱

基因组所张翠军研究员为该论文通讯作者，在站博士后熊江为第一作者，基因组所孙同君研究员和胡冠菁研究员对本研究给予了帮助和指导。该研究得到了中国农科院青年英才计划和深圳市科技创新局的资助。

原文链接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiae155/7628148