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美国农业部农业研究服务部(ARS)和华盛顿州立大学的一个小组发现了一种蛋白质,这种蛋白质能让600多种植物中导致白霉茎腐烂的真菌克服“植物防御”。该项研究成果近日发表在《自然·通讯》杂志上。

对这种名为SsPINE1的蛋白质的了解,可帮助研究人员开发新的、更精确的控制系统,用于控制攻击马铃薯、大豆、向日葵、豌豆、扁豆、油菜和许多其他阔叶作物的菌核菌。在严重暴发的一年,菌核菌造成的损失可能高达数十亿美元。

名为S. sclerotiorum真菌通过分泌多聚半乳糖醛酸酶(PG)导致植物腐烂和死亡,这种化学物质会破坏植物的细胞壁。植物通过产生一种阻止或抑制真菌PG的蛋白质来保护自己,该蛋白质标记为PGIP,于1971年被发现。从那时起,科学家们已经知道一些真菌病原体有办法克服植物的PGIP,但他们无法识别它。

“本质上是真菌病原体与其植物宿主之间持续的军备竞赛,一场激烈的攻防之战,其中每一方都在不断发展和改变其化学策略,以绕过或克服对方的防御。” 研究负责人、ARS谷物豆科植物遗传学生理学研究部研究植物病理学家陈卫东说。

研究人员说,识别SsPINE1的关键是在真菌细胞之外寻找它。他们通过观察真菌排泄的物质发现了它。为了证明蛋白质SsPINE1是让菌核菌绕过植物PGIP的原因,研究人员在实验室中删除了真菌中的蛋白质,这大大降低了它的影响。

华盛顿州立大学植物病理学系副教授、该论文的合著者田中究表示:“它回答了科学家在过去50年中提出的所有这些问题:为什么这些真菌总能绕过植物的防御系统?为什么它们的宿主范围如此广泛?为什么它们如此成功?”

SsPINE1的发现为研究控制白霉菌茎腐病病原体开辟了新途径,包括更有效、更有针对性的育种,以使植物对菌核病具有天然抗性。研究团队已经表明,其他相关的真菌病原体使用这种反策略,这只会使这一发现变得更加重要。(科技日报)

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