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    分子植物科學卓越創新中心王成樹研究組合作揭示綠僵菌為擬南芥提供哌啶酸而提高后者的抗病蟲能力

    文章來源:分子植物科學卓越創新中心  |  發布時間:2022-11-03  |  【打印】 【關閉

      

      2022年11月2日,Science China Life Sciences期刊在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心王成樹研究組同辛秀芳研究組合作完成的題為“Promotion of Arabidopsis immune responses by a rhizosphere fungus via supply of pipecolic acid to plants and selective augment of phytoalexins”的研究論文,揭示了昆蟲病原真菌綠僵菌能夠同擬南芥形成根際定殖關系,為擬南芥提供哌啶酸(pipecolic acid, PIP),誘導植保素合成等進而提高植物的抗病蟲活性。

      昆蟲病原真菌,如白僵菌和綠僵菌等,除了能夠感染殺蟲外,也能夠與不同種類的植物形成內生或根際定殖關系而進行營養換,促進植物生長發育、提高抗逆性等。王成樹研究組前期研究發現,同不同細菌和植物類似,羅伯茨綠僵菌(Metarhizium robertsii, M. r.)能夠通過多條合成PIP,作為底物合成苦馬豆素(swainsonine,SW)等次級代謝產物。其中賴氨酸氨基轉移酶SwnA是負責PIP合成的主要因子,貢獻>80%;過表達SwnA可顯著提高綠僵菌中PIP和SW的合成水平(Luo et al., 2020. ACS Chem Biol)。

      考慮到PIP及其羥化產物N-羥基哌啶酸(N-hydroxypipecolic acid, NHP)是植物系統免疫的重要調節因子,該研究利用綠僵菌野生型和SwnA過表達菌株(OE),以及擬南芥ald1 (負責PIP合成)和fmo1 (負責NHP合成)等突變株系為對象,在發現封閉的無菌土壤環境不利于接種的丁香假單胞菌(Pst)形成典型病害特征的情況下,建立了擬南芥根部無菌水培系統進行綠僵菌接種試驗。結果證明,綠僵菌合成的PIP能夠被擬南芥吸收,尤其是在ald1中檢測到PIP,而且SwnA過表達菌株能夠更好地提高擬南芥的抗病性和抑制桃蚜的繁殖危害能力。進一步分析發現,綠僵菌接種后,能夠選擇性地誘導擬南芥合成植保素 (camalexin)和蘿卜硫苷(4MSOB), 但不影響芥子油苷(I3M)的合成等,為綠僵菌促進、提高擬南芥的抗病蟲活性提供了一定的依據。

      該研究表明,根際真菌可以為植物提供免疫調節因子PIP的新型互作關系;論文結果也預示著,篩選和使用高產哌啶酸的植物根際促生菌將便于更好地提高作物的抗病蟲能力。

      中國科學院分子植物科學卓越創新中心博士后羅飛飛、唐桂容副研究員為共同第一作者,王成樹研究員為通訊作者。該研究得到中國科學院前沿科學重點研究計劃和國家自然科學基金委等項目資助。

      論文鏈接:http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11427-022-2238-8

    綠僵菌能夠定殖于擬南芥根際而提高后者的抗病蟲能力

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