近日，西北农林科技大学旱区作物逆境生物学国家重点实验室胡小平团队在棉花的毒力调节机制研究方面取得了新进展。相关研究成果已发表在国际期刊《Microbiology Spectrum》(IF=3.7、Q2期刊)上。
大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）是一种通过土壤传播的植物病原真菌，能够穿透植物根部并定殖于木质部，导致黄萎病。该病原体寄主范围广泛，包括观赏灌木、森林树木和多种农作物，每年都会造成巨大的经济损失。V. dahliae能以菌核的形式在土壤中存活超过14年，当受寄主根系分泌物刺激时，菌核萌发并形成菌丝，菌丝紧贴根表面，形成侵入针，穿透植物根部，最终定殖于木质部。
V. dahliae是一种半生物营养型病原菌，在感染初期以生物营养方式定殖，后期转变为坏死营养方式。与大多数植物病原菌一样，V. dahliae在生物营养阶段必须克服植物免疫以成功定殖。植物免疫由两类免疫信号触发：病原相关分子模式（PAMPs或MAMPs）和效应子（effectors）。效应子直接抑制PAMP触发的免疫（PTI）或捕获PAMP分子，避免被植物识别。著名的V. dahliae效应蛋白Ave1与番茄抗性基因产物Ve1相互作用，另一种效应子VdIcs1则通过抑制水杨酸（SA）信号传导抑制植物免疫，VdSCP41通过干扰植物免疫调控因子的转录活性抑制免疫反应。VdCUT11在烟草、棉花和番茄中诱导细胞死亡并触发防御反应，而VdXyn4则在植物细胞核和叶绿体中发挥作用，导致植物维管组织的细胞坏死。
这些研究表明，V. dahliae效应子通过靶向宿主调控蛋白并破坏宿主防御信号网络来促进病原性。本研究鉴定了V. dahliae候选效应子VdCE11，并重点研究了其在V. dahliae与植物相互作用中的功能。结果表明，VdCE11在本氏烟草叶片中引起细胞死亡并激活防御反应，同时通过促进棉花蛋白酶GhAP1的积累和酶活性增加了V. dahliae在棉花中的毒力。GhAP1是植物免疫的负调控因子，这一发现揭示了VdCE11在V. dahliae致病机制中的新作用。
图1显示了V. dahliae的效应子VdCE11与棉花（Gossypium hirsutum cv. Junmian 1）的GhAP1的相互作用。
(A) Y2H分析显示VdCE11与GhAP1的相互作用。双缺陷（DDO；SD/-Trp/-Leu）用作非选择性培养基，而三缺陷（TDO；SD/-Trp/-Leu/-Ade）和四缺陷（QDO；SD/-Trp/-Leu/-Ade/-His）用作选择性培养基。pGBKT7-53/pGADT7-T为阳性对照，pGBKT7-Lam/pGADT7-T为阴性对照。
(B) BiFC分析显示VdCE11与GhAP1在烟草中瞬时共表达。比例尺，30 mm。
(C) VdCE11在烟草中与GhAP1相互作用。
(D) VdCE11在植物体内与GhAP1相互作用。
文章中，在测定VdCE11在烟草中与GhAP1相互作用的实验中，使用了博鹭腾PlantView植物活体成像系统进行成像及分析。
论文链接：https://doi.org/10.1186/s12943-023-01824-9