病原菌诱发的植物先天免疫研究进展

植物生存在复杂多变的环境之中,它们不仅拥有抵御病原菌的天然屏障,如坚硬的细胞壁、质外体的低p H值、分泌的抗菌酶或其它抗菌组分等,而且进化出了精密的先天免疫系统:病原菌相关分子特征(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)诱导的免疫反应(PAMP-triggered immunity,PTI)和效应因子诱导的免疫反应(effector-triggered immunity,ETI)。PTI和ETI,虽然代表的是植物先天免疫的不同层面,但两者密切相关,奠定了植物先天免疫的遗传学基础。本综述描述了植物与病原菌相互作用的共同进化过程,概述了植物先天免疫在病原菌入侵过程中发挥的作用及其分子机制,并阐述了植物病原细菌Ⅲ型分泌系统分泌的大量效应蛋白在调控植物先天免疫中的重要作用。     

陈功友课题组揭示了广谱抗白叶枯病育种新途径

<正>近日,上海交通大学农业与生物学院陈功友教授课题组在著名学术期刊Molecular Plant在线发表研究论文。该研究揭示了病原菌效应蛋白PthXo2与植物感病基因(SWEET13)间的协同进化关系,提出了利用基因编辑技术阻断病原菌效应蛋白与植物感病基因间的     

NBS-LRR类抗病蛋白介导的植物抗病应答分子机制

在植物与病原菌长期共进化过程中,NBS-LRR类抗病蛋白在植物防御微生物侵害机制中肩负着重要的作用。目前,国内外对NBS-LRR蛋白的研究,主要集中在其与病原菌微生物效应因子的识别的方式上,特别是其自身同源或异源低聚化、及其在植物亚细胞器的转移与分布等方面。本文着重对最近几年国内外有关以上三个方面的研究成果进行综述,以期加深对植物NBS-LRR抗病蛋白在植物抗病信号转导途径中作用机制的理解,并为植物转基因抗病育种提供新的理论指导。     

中科院微生物所在土传病原真菌染色质重塑抵御寄主ROS胁迫研究中获进展

正近期,中国科学院微生物研究所研究员郭惠珊课题组在《PLOS PATHOGENS》在线发表了研究论文,发现了土传病原真菌通过染色质重塑应对寄主活性氧物质(ROS)的胁迫,修复ROS造成的真菌DNA损伤。病原菌与植物的互作过程中,植物病原菌的胞外物质(如真菌细胞壁组分、细菌鞭毛、分泌蛋白等)会诱导植物免疫相关蛋白(如RBOHD)产生大量的ROS。ROS作为植物防御的第一道防线,一方面启动传递免疫信号,另一方     

植物天然免疫性研究进展及其对作物抗病育种的可能影响

植物定植在充满各种病原菌的环境中却能健康生长,显示其拥有一套免疫系统以应对病原物的侵染。最近,人们发现植物免疫系统至少包括2个层次：第一层为病原相关分子模式(PAMP)激发的免疫性(PTI),即植物通过细胞表面模式识别受体(PRRs)对病原菌的PAMPs进行分子识别,从而启动植物的防卫反应;第二层为病原菌效应子激发的免疫性(ETI),即有些毒性强的病原菌通过产生效应子(effectors)来抑制PTI,从而突破植物的第一道防线,而植物又进化出新的分子受体(例如R基因编码的NBS-LRR蛋白质)以侦察病原菌效应子并启动第二道防卫反应。数亿年来,病原菌的侵染和植物的防卫交替进行,促进了病原菌和植物基因组的共进化。最新的研究还发现,黄单胞杆菌TAL effectors和寄主植物DNA 的相互识别中,利用了精准的分子密码。TAL effector类蛋白识别植物靶基因的启动子序列,识别模式是2个氨基酸识别一个核苷酸。通过这种识别,TAL effector操控植物靶基因的表达,引起寄主植物的感病或抗病反应。上述抗病分子机理研究的突破,将对植物抗病育种产生重要影响。     

趣说植物王国中的“种子植物”

正"种子植物",顾名思义,是指既能产生种子,又能通过种子来繁衍生息的植物。种子植物的孢子体发达且高度分化,而配子体则极为简化,不能离开孢子体而独立生活。与种子出现有密切关系的是花粉管的产生,它将精子送到卵旁,完成整个受精过程,最终产生植物后代——种子。种子植物分为两种类型:一是"裸子植物",裸子植物的种子裸露着,其外层没有果皮包被;二是"被子植物",其种子被包藏于果实内。两者在进化中     

SWEET转运蛋白家族的发现、结构及功能研究进展

植物细胞间溶质转运的质外体途径是植物溶质(K~+,Na~+,糖等)转运的重要方式,该途径通常需要有溶质外排以及吸收两种转运蛋白的协同作用。其中,糖外排转运蛋白(sugars will eventually be exported transporters,SWEETs)由于能够选择性吸收不同糖底物并在植物生理活动与发育过程中发挥重要功能,近年来受到广泛关注。研究发现:植物的SWEET蛋白是具有7个跨膜结构域的转运蛋白;SWEETs蛋白在蔗糖流出叶片的过程中发挥功能,可以促进糖类物质跨过细胞膜顺浓度梯度的扩散;还可以在病原菌侵染植物过程中被微生物劫持来为其生长提供糖分;SWEETs家族蛋白还参与花蜜的分泌从而促进传粉、参与花粉发育和花粉管生长;为菌根共生体提供营养等。有关SWEETs蛋白的功能及其结构的深入研究将植物的生长发育与基础代谢有机地联系在一起。     

植物大战病原菌RXEG1来吹响“集结号”

<正>植物大战病原菌,谁来吹响"集结号"?南京农业大学作物疫病团队的最新研究发现了这个起到关键防御作用的"一级哨兵"——RXEG1。2月9日,《自然·通讯》发表研究长文,内容阐释了植物识别病原菌侵染、激活自身免疫的新机制。该团队一年前在《科学》上发表的论文认为,疫病菌攻击植物时,会使出一招瞒天过海的"诱饵模式",即:疫霉     

中外科学家合作研究发现棉叶虫“自带杀菌剂”

<正>棉叶虫在充满潜在致病菌的环境中野蛮生长,逃过种种病原菌威胁,坚强地生存下来,沉迷于吃的事业。浙江大学动物科学学院和德国马克斯·普朗克化学生态研究所的科学家日前通过合作研究发现,棉叶虫的肠道中共生着许多蒙氏肠球菌,它们会分泌抗菌肽,来抑制相关病原菌的生长。抗菌肽就像一支"冷冻枪",阻止了致病菌的生长繁     

植物小热激蛋白的研究进展

小热激蛋白是一种重要的分子伴侣,普遍存在于所有生物体内。在植物中,小热激蛋白是含量最丰富、分布最为广泛的热激蛋白。植物小热激蛋白具有的保守ACD结构域和可变的两端序列区域,参与细胞生命活动的多个重要进程,能够响应高温、干旱、低温、病原菌等生物、非生物胁迫。进化分析发现小热激蛋白不同的基因亚族可能经历了不同的进化过程,基因重复、序列趋异以及基因转换等是这些基因家族演化过程中的重要进化动力。本综述主要总结了植物小热激蛋白种类分布、结构功能、基因表达调控以及起源进化等方面的研究进展,并对未来小热激蛋白的研究方向提出了展望,以期为深入研究小热激蛋白及实际应用提供参考。     

稻壳素：抵御稗草的“秘方”

正杂草中的稗草是水稻的"头号敌人",农民种植一季稻谷至少要喷两次除草剂。但水稻也进化出了自己对抗稗草的"生化武器"——稻壳素。这是一种防御性的次生代谢产物,通过根系分泌,进而抑制周边稗草等植物的生长。     

自然界的神秘植物

正在博大精深的自然界,经过亿万年的进化演变,地球上出现并生长过数量庞大的植物种群。曾经在地球上出现过的许多植物已经消亡,但是据估计,全世界目前仍然有30多万种植物。在进化过程中,大自然创造了一些匪夷所思的植物,令人惊叹称奇。醉人的植物。在坦桑尼亚的山野中,生长着一种木菊花,又称"醉花",其花瓣味道香甜,无论是动物或者是人,只要一闻到它的味道,立即就会变得昏昏沉沉。如果是摘一片尝,用不了多久,便会晕倒在地。生长在埃塞俄比亚的支利维那山区的一种"醉人草",它会散发出一种清郁的香味。每当人们闻这种香     

水稻-病原菌互作途径研究进展

水稻稻瘟病和白叶枯病分别由真菌病原菌Magnaporthe oryzae (M. oryzae)和细菌病原菌 Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo)引起,是造成世界范围内水稻减产的主要病因,水稻-稻瘟病菌及水稻-白叶枯病原菌互作已成为研究植物-病原菌互作的模式系统。本文归纳了目前已克隆的抗稻瘟病及白叶枯病基因与其分子结构和功能,概括了近年来鉴定的一些病原菌相关分子(Pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)及稻瘟病菌和白叶枯菌分泌的效应蛋白,并总结了针对稻瘟病菌和白叶枯菌介导的病原物分子诱导的抗病反应(PAMP-triggered immunity,PTI)和效应蛋白诱导的抗病性(Effector-triggered immunity,ETI)及其信号传导途径的研究成果,指出效应蛋白-抗病蛋白间互作将为探索植物-病原菌间互作提供新的分子基础,并为水稻抗病育种实践提供借鉴与指导。     

水稻-病原菌互作途径研究进展

水稻稻瘟病和白叶枯病分别由真菌病原菌Magnaporthe oryzae (M. oryzae)和细菌病原菌 Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo)引起,是造成世界范围内水稻减产的主要病因,水稻-稻瘟病菌及水稻-白叶枯病原菌互作已成为研究植物-病原菌互作的模式系统。本文归纳了目前已克隆的抗稻瘟病及白叶枯病基因与其分子结构和功能,概括了近年来鉴定的一些病原菌相关分子(Pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)及稻瘟病菌和白叶枯菌分泌的效应蛋白,并总结了针对稻瘟病菌和白叶枯菌介导的病原物分子诱导的抗病反应(PAMP-triggered immunity,PTI)和效应蛋白诱导的抗病性(Effector-triggered immunity,ETI)及其信号传导途径的研究成果,指出效应蛋白-抗病蛋白间互作将为探索植物-病原菌间互作提供新的分子基础,并为水稻抗病育种实践提供借鉴与指导。     

病原菌全新致病机制“诱饵模式”被发现

<正>日前,科学杂志Science以研究长文"Research Article"在线发表了南京农业大学王源超教授团队关于作物疫病发生机制的突破性成果,该成果揭示了病原菌攻击宿主的全新致病机制"诱饵模式"(DECOY),为改良作物的持久抗病性提供了重要的新方向。该研究发现疫霉菌在侵染植物早期向胞外分泌糖基水解酶XEG1攻击植物细胞壁,而植物则利用水解酶抑制子GIP1抑制其活性;在进化的过程中,病原菌又获得了XEG1的失活突变     

走近“植物疫苗”

正植物有免疫力吗?众所周知,人类和动物都具有免疫能力。那么,植物是否也具有免疫力呢?答案是肯定的。植物在生长过程中,与动物一样,会受到极端环境的刺激和昆虫、病原菌等侵袭,但它并没有因此灭绝,这表明植物与人类和动物一样,在漫长的进化以及与有害生物博弈的过程中,早已形     

不可思议的植物行为

<正>植物有着漫长而惊人的进化历史。陆生植物从4.5亿年前就开始演化了,但第一棵树是在3.85亿年前才出现的,比第一头鲨鱼出现的时间还晚,花朵直到白垩纪才出现,草则在4000万年前才长出来。在这漫长的过程中,植物逐渐进化出不少奇妙的特点来。如果让你用某个词汇来描述植物,你肯定不会用"聪明"来形容它们。如果     

植物中SWEET蛋白的研究进展

SWEET蛋白属于一类新型的糖转运蛋白,介导糖类物质的跨膜双向运输。之前的研究证实SWEETs作为糖外排转运蛋白在植物生长发育的一系列生理过程中起着重要的作用。其参与韧皮部的装载和植物激素的转运、花、果实和种子的发育、植物与病原菌之间的互作和植物与微生物之间的共生等。本研究将围绕SWEET蛋白的结构特征、系统进化、转运机制、生理功能以及它在农业生产中的应用等研究进展进行总结,为后续深入的研究提供帮助。     

科学家发现miRNA和效应蛋白在植物与病原微生物战役中的新功能

正与人类一样,植物在生长发育过程中也会受到各种病原微生物的侵袭,且在长期进化中形成了复杂的防御体系,而病原微生物也发展出对抗寄主抗性的多种多样的策略。近日,中国科学院生物互作卓越创新中心研究员郭惠珊团队发现mi RNA和效应蛋白在植物与病原微生物战役中调控免疫和抑制免疫的新功能,并详细解析了它们的作用机制。"生长与防御的权衡"是植物协调生长与抗逆的平衡。在植物的免疫机制中,免疫受体R蛋白识别病原效应蛋白诱发的免疫反应和小分子RNA(si RNA/mi RNA)介导的RNA沉默是两种重要的防御途径。没有病原侵染时,如     

铝诱导有机酸分泌的耐铝机理研究进展

铝毒是限制酸性土壤中植物生长和作物生产以及森林退化的主要因子。为了能在有铝毒害的环境下生长,植物进化出一系列的耐铝毒机制。铝诱导下有机酸分泌解铝毒是植物耐铝研究的一个热门领域。本研究综述了植物根系分泌有机酸的种类以及有机酸解铝毒的机理,并从有机酸通道蛋白基因鉴定、克隆以及功能分析等方面进行综述;同时指出植物耐铝毒是多基因控制的复杂特性,因此,从耐铝基因的表达调控方面进行深入研究,将有效揭示植物抗铝的机制。