条锈菌效应蛋白Pst_4593抑制小麦防卫反应的机理研究

Effectors, an important kind of pathogenicity factors in pathogens, can suppress host plant defenses to promote susceptibility. In our previous work, we obtained an effector Pst_4593 from the genome of Puccinia striiformis f. sp. tritici (Pst), the causal agent of wheat stripe rust. Pst_4593 was proven to be conserved in rust fungi and play an important role in suppressing wheat defenses. Based on the previous results, we will define the role of Pst_4593 in Pst pathogenicity and its temporal-spatial characteristics and biochemical function, identify its interacting protein from wheat, define action site of the interacting and the role and regulatory pathway of its interacting protein in plant defense, and finally elucidate the molecular mechanism of effector Pst_4593 to suppress wheat defenses to promote Pst susceptibility. The results of the project will reveal the molecular mechanisms of Pst effectors, clarity Pst pathogenicity, and provide important theoretical basis for controlling wheat stripe rust.

效应蛋白是病原菌重要的致病因子，可通过抑制寄主植物的防卫反应从而促进病原菌致病。前期我们从条锈菌基因组中鉴定到一个效应蛋白Pst_4593，为锈菌保守的效应蛋白，研究发现其在抑制小麦防卫反应中发挥重要作用。因此，本项目拟在前期基础上，进一步解析Pst_4593在条锈菌致病性中的作用、时空特征和生化功能，同时鉴定与Pst_4593互作的靶标蛋白，并明确互作的作用位点以及靶标蛋白在植物防卫中的作用和调控通路，从而探究效应蛋白Pst_4593抑制小麦防卫反应促进条锈菌致病的分子机理。研究可揭示条锈菌效应蛋白的作用机理，加深对条锈菌致病机理的认识，为小麦条锈病的生产防治提供科学依据。

效应蛋白是病原菌重要的致病因子，可通过抑制寄主植物的防卫反应从而促进病原菌致病。前期我们从条锈菌基因组中鉴定到一个效应蛋白Pst_4593，其可显著抑制小麦抵抗条锈菌侵染的防卫反应-活性氧和过敏性坏死反应。本项目对条锈菌效应蛋白Pst_4593抑制小麦防卫反应的机理进行了探究。主要研究结果如下：转录表达分析表明Pst_4593在条锈菌侵染小麦前期以及转主寄主-小檗中表达量较高，然而瞬时沉默Pst_4593不能显著改变条锈菌在寄主小麦上的致病表型；两种不同的亚细胞定位方法明确了Pst_4593定位于植物原生质；酵母双杂交筛选并验证了小麦蛋白PLAC8和SBP56与Pst_4593互作；双分子荧光互补实验进一步验证了它们的蛋白互作，并表明互作的亚细胞区域是小麦细胞质；富含半胱氨酸蛋白PLAC8和硒结合蛋白SBP56在小麦与无毒性条锈菌菌系的非亲和互作中诱导表达，而活性氧和过敏性坏死反应已被报道在该非亲和互作中发挥重要抗病功能，且PLAC和 SBP568在其它植物中被报道调控细胞坏死和活性氧胁迫等。这些研究结果表明，效应蛋白Pst_4593被条锈菌分泌进入小麦细胞质，通过靶定小麦PLAC8和SBP56蛋白从而抑制过敏性坏死和活性氧等抗病反应。