网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

Molecular Plant | 南京农业大学窦道龙团队鉴定针对大豆疫霉菌的非寄主抗病基因

0
分享至

植物的生长环境充满了多种多样的病原菌,而植物能够抵御大部分潜在病原,仅有少数病原菌能够成功侵染植物使植物成为寄主(host),那些病原菌无法侵染的植物被称为它们的非寄主(nonhost)。这种植物对非亲和病原菌(non-adapted pathogens)的抗病性被称为非寄主抗病性(nonhost resistance) (Ayliffe and Sorensen 2019; Wu et al. 2023) 。非寄主抗病性具有广谱,持久的特点:非寄主通常对某种病原菌的多数小种具有抗性,且不易被病原菌变异所克服。因此,利用非寄主抗病性将有望创制持久高抗的作物品种,而非寄主抗病性的机制研究也成为植物-病原菌互作领域的10大研究热点之一 (Harris et al. 2020) 。

大豆疫霉菌(Phytophthora sojae) 属于卵菌门疫霉属,是大豆根腐病的主要病原菌。其引起的大豆根腐病是一种全球性的严重土传病害,最早于美国发现,现已蔓延至全球20多个国家,每年造成数十亿美元的经济损失 (Bandara et al., 2020) 。该病于1989年在我国被发现,并在国内大豆主产区迅速蔓延,严重影响大豆产量,于2023年被列为我国一类农作物病虫害 (叶文武 等, 2023)。大豆疫霉菌在侵染过程中会释放一类含有“RXLR”氨基酸序列的蛋白调控植物免疫反应,这类蛋白被称为RXLR效应子。该类效应子数量庞大且变异快,是大豆疫霉菌攻击大豆的重要手段。而大豆也相应地进化出了识别效应子的抗病基因,其编码的免疫受体蛋白(通常为NLR)可识别RXLR效应子(被识别的效应子也被称为无毒基因)并诱导强抗性。

大豆抗病基因的利用是防治大豆疫霉菌的一种绿色也是有效的手段。目前已在大豆中克隆了多个抗病基因并投入生产使用,含有相应抗病基因的大豆在田间的抗病表现优异。但是,由于大豆疫霉菌变异快,大豆的抗病基因易被变异所克服 (McCoy AG et al., 2023) 。由于缺乏共进化过程,病原菌通常无法在短时间内克服非寄主抗病性。因此,在非寄主鉴定中非寄主抗病基因并将其转入大豆,将有望创制持久高抗的大豆品种。

近日,南京农业大学窦道龙课题组从大豆疫霉菌的非寄主——本氏烟(Nicotiana benthamiana)中鉴定了一个针对大豆疫霉菌的非寄主抗病基因,有望作为大豆抗病育种的优异资源。相关成果以“A typical NLR recognizes a family of structurally conserved effectors to confer plant resistance against adapted and non-adapted Phytophthora pathogens”为题发表于Molecular Plant期刊。

该研究首先研究了大豆疫霉菌与本氏烟的互作过程,发现大豆疫霉菌游动孢子能够在本氏烟叶片上萌发,甚至侵入叶肉细胞并产生吸器,但很快就引起叶肉细胞的过敏性坏死,导致菌丝无法进一步增殖,表明存在本氏烟抗病基因识别大豆疫霉菌的效应子。为了鉴定该抗病基因,研究人员建立了一个沉默所有本氏烟NLR的沉默库,可高通量地沉默本氏烟免疫受体NLR。该研究通过筛选找到了大豆疫霉在本氏烟上的无毒基因AvrNb(Avirulence gene in Nb)。进一步利用NLR沉默库,鉴定到了识别AvrNb的本氏烟抗病基因。经生信分析,该NLR是番茄Prf(曾被报道识别细菌效应子)的同源基因,因此命名为NbPrf。同时发现AvrNb在多个疫霉菌中保守,包括致病疫霉菌(P. infestans)和辣椒疫霉菌(P. capsici)。NbPrf也能够识别这些AvrNb的同源蛋白,并正调控本氏烟对这些病原菌的抗性。这些结果表明NbPrf是作物抗疫霉菌育种的优异资源。并且,本氏烟也是其他多种植物病原菌的非寄主,利用本氏烟和该NLR沉默库,可为鉴定其他病原菌的非寄主抗病基因提供高效方案。

NbPrf识别AvrNb介导对疫霉菌的抗病性

大豆疫霉菌等非亲和病原菌(non-adapted pathogen)的AvrNb可被本氏烟NbPrf识别并引起强抗性反应。致病疫霉菌(P. infestans)和辣椒疫霉菌(P. infestans)等亲和性病原菌(adapted pathogen)也有AvrNb-like效应子,可被NbPrf识别。但在共进化过程中,这些亲和病原菌也进化出了能够抑制NbPrf途径的效应子,保证自身的成功侵染。

南京农业大学窦道龙教授和艾干博士后为论文的共同通讯作者,南京农业大学在读博士董小华为论文的第一作者。团队成员卢旭、朱海(现于江苏省农科院工作)、朱正雪(现于植生所攻读博士)、稽佩云、李香兰、李田丽、张雄(现于中国农业科学院油料作物研究所工作)参与了该工作。该研究得到了陕西师范大学张美祥教授,南京农业大学陶小荣教授,南京农业大学尹志远副研究员和中国科学院微生物研究所林啸教授的宝贵建议。本研究得到了国家自然科学基金、中国农业研究系统、江苏省自然科学基金和江苏省研究生研究与实践创新计划的支持。

参考文献:

Ayliffe M, Sorensen CK. 2019. Plant nonhost resistance: paradigms and new environments. Current opinion in plant biology50: 104-113.

Harris JM, Balint-Kurti P, Bede JC, Day B, Gold S, Goss EM, Grenville-Briggs LJ, Jones KM, Wang AM, Wang YC et al. 2020. What are the Top 10 Unanswered Questions in Molecular Plant-Microbe Interactions? Mol Plant Microbe In33: 1354-1365.

Wu Y, Sexton W, Yang B, Xiao SY. 2023. Genetic approaches to dissect plant nonhost resistance mechanisms. Molecular plant pathology24: 272-283.

Bandara, A.Y., Weerasooriya, D.K., Bradley, C.A., Allen, T.W., and Esker, P.D. (2020). Dissecting the economic impact of soybean diseases in the United States over two decades. PLoS One 15, e0231141.

McCoy AG, Belanger RR, Bradley CA, Cerritos-Garcia DG, Garnica VC, Giesler LJ, Grijalba PE, Guillin E, Henriquez MA, Kim YM, Malvick DK, Matthiesen RL, Mideros SX, Noel ZA, Robertson AE, Roth MG, Schmidt CL, Smith DL, Sparks AH, Telenko DEP, Tremblay V, Wally O, Chilvers MI. A global-temporal analysis on Phytophthora sojae resistance-gene efficacy. Nat Commun. 2023 Sep 27;14(1):6043.

叶文武, 刘万才, 王源超 (2023). 中国大豆病虫害发生现状及全程绿色防控技术研究进展. 植物保护学报50(2): 265-273.

论文链接:

https://www.cell.com/molecular-plant/abstract/S1674-2052(25)00039-5

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
马斯克考核未达标! 去年薪酬超 1 万亿元 实际到手为 0

马斯克考核未达标! 去年薪酬超 1 万亿元 实际到手为 0

每日经济新闻
2026-10-20 14:37:19
经济日报的评论,替一个断掉的踏板撑腰

经济日报的评论,替一个断掉的踏板撑腰

鲁先生的笔
2026-10-19 23:29:24
台湾艺人江宏恩力挺沈伯洋,曾在大陆发展多年,主演过《我的丑娘》

台湾艺人江宏恩力挺沈伯洋,曾在大陆发展多年,主演过《我的丑娘》

金牛传声
2026-10-20 10:22:22
卡萨诺:姆希塔良那样的停球10年未见,他是真正的顶级球星

卡萨诺:姆希塔良那样的停球10年未见,他是真正的顶级球星

懂球帝
2026-10-20 06:20:11
沙特首都发布防空警报,随后传来剧烈爆炸声

沙特首都发布防空警报,随后传来剧烈爆炸声

界面新闻
2026-10-20 16:16:57
激动落泪!坐轮椅2年的英国阿姨试穿杭州造机器人后,成功行走,儿子当场决定买下!网友:这就是科技的意义

激动落泪!坐轮椅2年的英国阿姨试穿杭州造机器人后,成功行走,儿子当场决定买下!网友:这就是科技的意义

环球网资讯
2026-10-18 17:00:19
黄然非被带走,其供职的世界500强魏桥集团会受到牵连吗?

黄然非被带走,其供职的世界500强魏桥集团会受到牵连吗?

微评社
2026-10-20 14:56:28
班主任坦言:凡是成绩优秀的,放学后都在做这3件事

班主任坦言:凡是成绩优秀的,放学后都在做这3件事

户外阿毽
2026-10-20 03:07:53
比黄金还要贵!1公斤卖165万,以前在农村被当垃圾,为何现在暴涨

比黄金还要贵!1公斤卖165万,以前在农村被当垃圾,为何现在暴涨

抽象派大师
2026-10-20 07:53:14
33岁徒步南太行失联女子已不幸遇难,多名目击者称遗体从水潭被打捞上来,距其搭帐篷地方仅十几米远,女子亲属已到达现场

33岁徒步南太行失联女子已不幸遇难,多名目击者称遗体从水潭被打捞上来,距其搭帐篷地方仅十几米远,女子亲属已到达现场

台州交通广播
2026-10-19 23:06:43
2026年10月20日,全国各大银行最新存款利率

2026年10月20日,全国各大银行最新存款利率

星辰宇的不羁
2026-10-20 10:57:45
代号“恶魔”的乌克兰美女士兵在前线阵亡,指挥官性骚扰后借刀杀人灭口?

代号“恶魔”的乌克兰美女士兵在前线阵亡,指挥官性骚扰后借刀杀人灭口?

军武次位面
2026-10-19 17:29:29
教育的层次:下等父母管成绩,中等父母管习惯,顶级父母只抓3条

教育的层次:下等父母管成绩,中等父母管习惯,顶级父母只抓3条

简简单单的说
2026-10-18 23:50:37
印度也要甘拜下风:性交易遍地,血汗工厂密集,喝干净水都是奢望

印度也要甘拜下风:性交易遍地,血汗工厂密集,喝干净水都是奢望

知识TNT
2026-10-19 19:30:13
法国暴乱动漫游戏店主死守店铺走红 赢得全网尊重

法国暴乱动漫游戏店主死守店铺走红 赢得全网尊重

游民星空
2026-10-19 12:09:15
太突然!50岁刘国梁怎么也没想到!48页匿名举报信一秒砸进全球226个乒协邮箱,286万买下15%股权!国际乒联被迫正式受理,评论区一边倒

太突然!50岁刘国梁怎么也没想到!48页匿名举报信一秒砸进全球226个乒协邮箱,286万买下15%股权!国际乒联被迫正式受理,评论区一边倒

锐评利物浦
2026-10-20 10:07:21
国家出手了!用大陆盾构机挖边境隧道?这口恶气,中国彻底不忍了

国家出手了!用大陆盾构机挖边境隧道?这口恶气,中国彻底不忍了

疯狂小菠萝
2026-10-20 14:59:27
请相信:一个女人爱你,有两件事情,是一定会做的

请相信:一个女人爱你,有两件事情,是一定会做的

莲子说情感
2026-10-19 17:16:01
刘恺威小20岁新女友回应“是否见过小糯米”,称“其他事我就先不回应了”

刘恺威小20岁新女友回应“是否见过小糯米”,称“其他事我就先不回应了”

韩小娱
2026-10-20 16:08:50
凶宅试睡员在上海一别墅中被吓死,警方调查傻眼:这不是被吓死的

凶宅试睡员在上海一别墅中被吓死,警方调查傻眼:这不是被吓死的

罪案洞察者
2025-06-12 13:45:25
2026-10-20 20:03:00
BioArt植物 incentive-icons
BioArt植物
植物科学领域最新研究进展
9464文章数 8734关注度
往期回顾 全部

科技要闻

新版MiniMax,能和DeepSeek掰手腕吗?

头条要闻

21岁驴友遇难 死前表达"饿了"并解开了手机锁屏密码

头条要闻

21岁驴友遇难 死前表达"饿了"并解开了手机锁屏密码

体育要闻

30天30队·奇才:三状元一榜眼 35胜?

娱乐要闻

刘恺威承认新恋情,打球认识

财经要闻

抄底万达之后 私募大佬又对恒大下手了

汽车要闻

黑科技一次看全 2026奇瑞全球创新大会干货汇总

态度原创

家居
旅游
游戏
手机
公开课

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

旅游要闻

旅业采购 | 寻找旅游路线、海外酒店资源

《地城安保公司》试玩开放 胜者可命名角色

手机要闻

vivo X500 Pro系列解锁天玑9600 Pro影像与AI全新体验!

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版