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Natural Microbiol: 植物致病性疫霉菌侵入机制研究

  1. 切片机制
  2. 宿主
  3. 植物
  4. 疫霉菌

来源:本站原创 2021-07-07 13:57

2021年7月5日讯/植物病原体的存在会造成作物产量的巨大损失,对全球粮食安全和经济产生负面影响。其中致病疫霉(卵菌纲)是世界上最具破坏性的植物病原体之一,是晚疫病的病原体,给全球粮食产量造成了约15 - 20%的损失。植物病原体已经发展出各种方法来突破植物细胞的角质层和细胞壁。例如,植物病原真菌使用一种"蛮力"方法,通过产生一个具特异性、强化的入侵器官来产
2021年7月7日讯/植物病原体的存在会造成作物产量的巨大损失,对全球粮食安全和经济产生负面影响。其中致病疫霉(卵菌纲)是世界上最具破坏性的植物病原体之一,是晚疫病的病原体,给全球粮食产量造成了约15 - 20%的损失。植物病原体已经发展出各种方法来突破植物细胞的角质层和细胞壁。例如,植物病原真菌使用一种"蛮力"方法,通过产生一个具特异性、强化的入侵器官来产生入侵压力。然而,卵菌类侵入宿主的生物力学还未有报道。


研究人员以疫霉、棕榈疫霉和辣椒疫霉为研究对象,侵染马铃薯,利用表面变形成像、分子断裂传感器和建模相结合,分析了致病疫霉进入宿主组织的方式。

研究人员发现,侵染病原菌侵入马铃薯幼苗黄化茎的过程中,菌丝始终呈凹陷状态,随后以明显的斜角侵入宿主组织,且不形成附着细胞。这一侵入模式与真菌相反,在真菌中,一个穿透钉从附着环中心出现,沿着基质正常进入宿主组织。研究人员为了将这种进入模式与真菌使用附着胞的强力途径区分开来,将这种不形成附着胞的卵菌进入称为"naifu"入侵。Naifu入侵依赖于极化的、非同心的、以斜角在表面上产生的力,这将应力集中在侵入部位,使表面破裂。通过对人造宿主侵入过程中表面变形的测量,研究人员发现了极化力学几何,并用数学模型描述这一模式。研究人员在真实宿主上证实了相同的侵入模式。定量表面力学揭示了naifu入侵机理。最后,研究人员发现,极化生长、基质粘附和压力的产生是naifu入侵宿主的必要条件。Naifu入侵利用肌动蛋白介导的极性、表面粘附和膨压生成,此外,Naifu入侵模式使疫霉不需要专门的器官或产生巨大的膨压就可以入侵宿主。


图 疫病菌侵入人工宿主的表面力学可视化。

该研究揭示了卵菌纲致疫霉菌对植物的侵入机制,即naifu机制。致疫霉菌在倾斜角度下施加极力促进表面破坏,介导侵入宿主。(生物谷Bioon.com)

原文出处:Bronkhorst, J., Kasteel, M., van Veen, S. et al. A slicing mechanism facilitates host entry by plant-pathogenic Phytophthora. Nat Microbiol (2021). https://doi.org/10.1038/s41564-021-00919-7

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