青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)是一种土壤传播的细菌性植物病原体,分布在世界各地,能够感染属于50多个不同家族的250多种植物。该病原体感染茄科植物,如番茄(Solanum lycopersicum)、烟草(Nicotiana tabacum)和马铃薯(Solanum tuberosum),引起细菌性枯萎病,从而导致巨大的经济损失。Ralstonia的主要毒力决定因子包括II型分泌系统相关的细胞壁降解酶、III型分泌系统效应蛋白、胞外多糖(EPS)和细菌流动性。然而,番茄免疫系统对Ralstonia的感知和病原体的反防御策略仍然大部分未知。
2023年3月29日,国际权威学术期刊The Plant Cell发表了华中农业大学/湖北洪山实验室李博(Plant Cell | 李博团队研究揭示青枯病菌效应蛋白干扰植物免疫的机制!)团队的最新相关研究成果,题为Duality of immune recognition by tomato and virulence activity of the Ralstonia solanacearum exo-polygalacturonase PehC的研究论文。
在这篇文章中,科研人员展示了Ralstonia分泌的特定外切多聚半乳糖醛酸酶PehC作为诱导子,在番茄和其他茄科植物中触发典型的免疫反应。PehC的诱导活性依赖于其N端表位,而不依赖于其多聚半乳糖醛酸酶活性。PehC的识别专门发生在番茄根部,并依赖于未知的类受体激酶。此外,PehC水解植物果胶来源的寡半乳糖醛酸(OGs),一种损伤相关的分子模式(DAMP),从而释放半乳糖醛酸(GalA),从而抑制DAMP诱导的免疫(DTI)。Ralstonia依赖于PehC的生长和早期感染,并可以利用木质部中的GalA作为碳源。科研人员的发现展示了Ralstonia PehC的专化和双重功能,通过降解DAMPs来逃避DTI从而增强其毒力,并产生营养物质,这是病原体用来减弱植物免疫力的策略。茄科植物已经进化出识别PehC并诱导免疫反应的能力,这凸显了PehC的重要性。总体而言,本研究提供了植物和病原体之间的军备竞赛的见解。
图1. 来自R. solanacearum的分泌蛋白引发番茄免疫反应
图2. PehC作为一种诱导子激活了番茄免疫
图3. PehC触发了番茄根部的整体转录重编程
图4. PehC引发的免疫反应依赖于SERK核心受体
图5. PehC是R. solanacearum毒力和在植物木质部繁殖的必要条件