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李保华教授团队揭示苹果轮纹病菌的致病新机制

    2023-07-05 15:14:22 来源:植物医学学院          浏览数:0

  2023年5月16日,青岛农业大学植物医学学院李保华教授团队在期刊《Microbiology Spectrum》上发表题为“The phosphatase cascade Nem1/Spo7-Pah1 regulates fungal development, lipid homeostasis and virulence in Botryosphaeria dothidea”的研究论文,揭示了级联磷酸酶Nem1/Spo7-Pah1调控苹果轮纹病菌生长发育、脂滴代谢、核膜形态学建成及致病力的分子机制。

  由葡萄座腔菌(Botryosphaeria dothidea)侵染引起的苹果轮纹病不仅:狄鹇治评霉,还可侵染枝干造成溃疡和粗皮症状,削弱树势,甚至引起死树,造成巨大经济损失,严重:ζ还档慕】捣⒄。近年来随着气候的变化和矮化密植栽培技术的推广,苹果轮纹病的发生与:θ涨餮现。由于当下缺乏抗病品种,苹果轮纹病的防治仍然以化学防治为主,但是随着化学农药的长期频繁使用,抗药性和农药残留问题日益突出。因此新型杀菌剂亟待开发。

  由蛋白磷酸酶和蛋白激酶介导调控的蛋白质磷酸化对于调控蛋白质活力和功能至关重要,在真核生物的信号转导等多项生命活性中发挥关键作用。李保华教授团队通过分析转录组数据发现,HAD(卤酸脱卤酶)家族蛋白磷酸酶Nem1在苹果轮纹病菌侵染寄主过程中显著高表达,推测其在病菌致病过程中发挥重要作用。为深入探究Nem1在苹果轮纹菌病菌中的生物学功能,该团队进一步通过Affinity capture、Co-IP、酵母双杂、Phos-tag等方法鉴定到了Nem1的调节因子Spo7和其催化底物Pah1(磷脂酸磷酸酶)。研究结果表明,Nem1和Spo7直接互作形成磷酸酶复合体Nem1/Spo7,该复合体对Pah1进行去磷酸化修饰进而激活Pah1的活性,继而催化底物PA(磷脂酸)逐步生成大量DAG(二酰基甘油)和TAG(三酰基甘油),最终促进脂滴的合成。此外,本研究发现,Nem1/Spo7对Pah1去磷酸化后促使脱磷酸化状态的Pah1对核膜合成关键基因行使转录抑制功能进而调控核膜的形态。生物学表型测定发现,级联磷酸酶Nem1/Spo7-Pah1单独敲除后,菌丝生长速率下降,无性生殖能力严重减弱,环境压力敏感度明显上升,致病力显著下降。进一步研究发现,磷酸酶复合体Nem1/Spo7在抵御植保素介导的植物防卫反应中发挥重要作用。上述研究结果表明,级联磷酸酶 Nem1/Spo7-Pah1在苹果轮纹病菌的生长发育、脂滴合成、核膜形态学建成及致病力等重要生命活动中发挥重要作用,本研究结果为挖掘新型杀菌剂防控苹果轮纹病提供了潜在药剂靶标,同时为基于作用靶标的新农药化合物设计提供理论基础和科学依据。

  论文第一作者为任维超副教授,李保华教授和刘娜博士为本文的通讯作者。本研究得到国家苹果产业技术体系、国家自然科学基金、山东省自然科学基金和青岛农业大学高层次人才引进等项目资助。

  原文链接:https://doi.org/10.1128/spectrum.03881-22

责任编辑:房明 张琳

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