近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實驗室深圳分中心）張翠軍課題組在《植物生理學(xué)（Plant Physiology）》上發(fā)表了題為“Subtilisin-like proteases from Fusarium graminearum induce plant cell death and contribute to virulence”的研究論文，該研究鑒定得到小麥赤霉病致病關(guān)鍵蛋白——枯草桿菌蛋白酶家族成員（Subtilisin-like family proteases, FgSLPs），研究發(fā)現(xiàn)，引起小麥赤霉病的禾谷鐮刀菌會分泌一類枯草桿菌蛋白酶，這類蛋白酶會導(dǎo)致植物非特異性細胞死亡，敲除該基因后，病原菌致病力減弱，小麥穗部毒素含量明顯減少。該研究加深了我們對小麥赤霉病發(fā)生機制的理解。

禾谷鐮孢菌引起的赤霉病是小麥最嚴重的病害之一，對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)影響嚴重。病原真菌在侵染寄主植物時，會分泌大量效應(yīng)蛋白，這些蛋白可以幫助病原體克服宿主物理屏障、抑制植物抗性、改變宿主生理等，進而促進侵染。然而，禾谷鐮刀菌中大多數(shù)分泌性效應(yīng)蛋白的功能和致病機制尚不清楚。

該研究首先通過質(zhì)譜分析鑒定了禾谷鐮刀菌的分泌蛋白組，并從中篩選到五個枯草桿菌蛋白酶FgSLPs，其能夠在煙草、棉花和擬南芥中誘導(dǎo)細胞死亡。進一步的實驗發(fā)現(xiàn)FgSLPs引起的植物細胞死亡不依賴其信號肽和光照，但不能缺少Inhibitor_I9和Peptidase S8結(jié)構(gòu)域。此外，F(xiàn)gSLPs引起的細胞死亡并不依賴于植物典型的免疫反應(yīng)通路。小麥赤霉病發(fā)生過程中，F(xiàn)gSLP1和FgSLP2兩個基因受誘導(dǎo)高表達，同時敲除FgSLP1和FgSLP2兩個基因的禾谷鐮刀菌致病性明顯降低，小麥穗部嘔吐毒素含量減少。進一步研究表明FgSLP1可能靶向植物抗凋亡蛋白TCTP。綜上，該研究發(fā)現(xiàn)了一類枯草桿菌蛋白酶，其能夠引起植物細胞死亡，是禾谷鐮刀菌致病性關(guān)鍵蛋白，研究結(jié)果加深了我們對小麥赤霉病發(fā)生機制的理解。

圖1 | 敲除FgSLP1和FgSLP2的禾谷鐮刀菌致病性減弱

基因組所張翠軍研究員為該論文通訊作者，在站博士后熊江為第一作者，基因組所孫同君研究員和胡冠菁研究員對本研究給予了幫助和指導(dǎo)。該研究得到了中國農(nóng)科院青年英才計劃和深圳市科技創(chuàng)新局的資助。

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