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Alberto Macho研究组发现跨物种表达植物免疫受体获得对细菌激发子的新型识别能力,并增强对细菌性青枯病的抗性

2025725日,Plant Biotechnology Journal杂志在线发表了由中国科学院分子植物科学卓越创新中心Alberto Macho研究组的题为“Heterologous expression of Arabidopsis FLS2 in Nicotiana benthamiana confers responsiveness to Ralstonia flg22 and activation of anti-bacterial immunity”的研究论文,该研究发现异源表达免疫受体可赋予植物对一种毁灭性病原细菌的新型识别能力,并增强对细菌性青枯病的抗性。

青枯菌寄主范围广泛,包括多种重要经济作物,如番茄、马铃薯、香蕉、茄子、辣椒等。由青枯菌引起的细菌性青枯病造成严重植物病害,导致粮食生产和供应的重大损失。尽管人们在针对增强植物对青枯菌抗性方面已做出大量努力,目前仍缺乏有效且可持续的解决方案。

识别病原相关分子模式(PAMPs),如细菌鞭毛蛋白等,是植物内源免疫反应的重要组成部分。拟南芥中的FLS2是一种富含亮氨酸重复结构的受体激酶,FLS2识别鞭毛蛋白flg22并与共受体BAK1形成复合物,进而激发免疫反应。然而,一些病原细菌通过修饰flg22序列来逃避免疫识别。例如,R. solanacearum携带一种多态性flg22肽段(flg22Rso),flg22Rso不能被大多数模式植物(如拟南芥和本式烟草)的FLS2受体识别。

在本研究中,作者发现通过将拟南芥FLS2转入本式烟草Nicotiana benthamiana)后,该植物获得了识别flg22Rso的能力,并能激活免疫信号通路。异源表达的AtFLS2可与本式烟草中的内源SERK蛋白(NbSERKs)相互作用,形成功能性受体复合物。这种互作激活免疫反应并限制细菌增殖,证明AtFLS2介导的flg22Rso识别足以激起?;ば悦庖叻从Α?/span>

该研究成果突显了跨物种构建模式识别受体(PRR)工程的潜力,尤其是针对已进化出能够逃避被植物内源免疫受体识别的病原菌,并为作物病害的绿色防控提供了可行的新策略。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心在读博士生李蒙和已毕业硕士生陈玉姣为本文第一作者,已毕业博士生魏雅丽参与了该工作,Alberto P. Macho研究员为本文通讯作者。该研究得到了中国科学院及中国科学院大学的支持。

文章链接:https://doi.org/10.1111/pbi.70255

在烟草中异源表达拟南芥FLS2识别flg22Rso,从而激活MAPK途径并增强对青枯菌的抗性