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新葡的京集团8814陈捷教授团队揭示哈茨木霉菌纤维素酶系统诱导玉米抗叶斑病机理

发布时间:2016-11-14  阅读次数:86565

      11月10月Nature 系统刊物 (Scientific Reports)在线发表新葡的京集团8814陈捷教授团队的博士后K.Saravanakumar和博士生范莉莉同学做为共同第一作者发表的哈茨木霉菌(Trichoderma harzianum)纤维素酶与玉米根系互作系统诱导玉米抗叶斑病(Curvularia lunata)的分子机理。木霉菌是国际公认的生物防治真菌,以往主要用于生物防治土壤传播的病害。本研究从植物—病原菌-生防木霉菌三方分子互作角度,揭示了哈茨木霉菌在定殖玉米种子或根系过程中,通过锌指转录因子(Thc6)与木霉菌两种纤维酶基因(Thph1,exo-1,4-β-D-–glucanase; Thph2,endo-1,4-β-D-glucanase)启动子区GGCTAA和GGCTAAA结合,调控两纤维素酶基因表达。研究表明,木霉菌分泌的两纤维素酶基因能促进木霉菌玉米根系皮层内定殖,并发现木霉菌能在根皮层细胞内分泌Thph1、Thph2蛋白。分别用野生株、Thc6、两纤维素酶基因敲除子和Thph1、Thph2蛋白处理玉米根部组织,证明纤维素酶是木霉菌系统玉米抗病性的重要激发子(elicitor),能够激发叶片JA/ET信号(Opr7, Pr4, Erf1, Aoc1)上调表达和活性氧的积累。通过HPLC检测到木霉菌处理的玉米根部组织释放出纤维素降解产物纤维二糖。并证明纤维二糖也参与玉米防御相关基因Opr7、Erf1的上调表达和抗病性诱导。定量蛋白质组学分析发现,Thph1基因敲除后,导致玉米叶片防御反应JA/ET通路相关蛋白MYC2、ACO表达下调,活性氧清除相关蛋白POD表达明显下调,进一步说明该基因与诱导抗性正相关。
      本文提出了哈茨木霉系统诱导植物抗叶斑病防御反应的作用模式:哈茨木霉菌在锌指转录因子Thc6调控下,在玉米根皮层内分泌两个胞外纤维素水解酶,即MAMPs(微生物相关分子模式)分子,MAPMs与玉米根细胞互作降解其细胞壁纤维素分子,释放纤维二糖,即DAMPs(损伤相关分子模式)等糖类小分子。纤维素酶和纤维二糖与根皮层细胞互作诱导玉米根部防御反应,并通过JA/ET信号长距离转导,从而激发玉米叶片对叶斑病的抗性。

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新葡的京集团8814 李雅乾

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