根结线虫病原相关分子模式(PAMPs)Mg-eEF1A和MjEF-TU的发现及其触发植物免疫反应的机制

批准号:
31772136
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
卓侃
依托单位:
学科分类:
C1401.植物病理学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
林柏荣、扈丽丽、陈建松、宋汉达、池文威、阳盼、李治文
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中文摘要
植物模式识别受体(PRRs)可识别病原物的病原相关分子模式(PAMPs),从而激发免疫反应。已报道多种植物病原细菌和真菌的PAMPs/PRRs识别模式,但还未发现植物线虫的蛋白类PAMPs及PRRs。我们前期用植物受体CERK1为诱饵蛋白,通过酵母双杂获得与CERK1互作的拟禾本科根结线虫翻译延长因子Mg-eEF1A,并用生物信息学分析获得与细菌的PAMPs—EF-TU同源的爪哇根结线虫线粒体翻译延长因子MjEF-TU。实验表明它们均可诱导寄主防卫基因上调,暗示它们可能是根结线虫的PAMPs。本项目拟研究Mg-eEF1A和MjEF-TU的分泌特性、对PTI反应的影响、诱导植物抗性及作用通路等,从而明确它们的PAMPs特性及触发植物免疫反应的机制。本项目提供一个鉴定植物线虫PAMPs的新方法,首次发现植物线虫的蛋白类PAMPs及PRRs,为今后利用PAMPs/PRRs防治植物线虫奠定基础。
英文摘要
Molecules of Plant pathogens, i.e. pathogen associated molecular patterns (PAMPs), can be recognized by host cell surface localized pattern-recognition receptors (PRRs), which would trigger plant immunity. Currently, several recognition mode from plant bacteria and fungi between PAMPs and PRRs have been characterized. However proteinaceous PAMPs from plant-parasitic nematodes (PPNs) and PRRs haven’t been found yet. Before the project, one elongation factor Mj-eEF1A from Meloidogyne graminicola was found to interact with the PRR CERK1 by using yeast two-hybrid system. Based on this, the other elongation factor MjEF-TU from PPNs was found to match the bacteria PRR EF-TU by using bioinformatics analysis. Moreover, the experiments showed that Mg-eEF1A and MjEF-TU can induce up-regulation of several defense gene expressions in host plants, suggesting that Mg-eEF1A and MjEF-TU are possibly PAMPs of root-knot nematodes. Therefore, the following research contents of this project would be: to analyze the influences of Mg-eEF1A and MjEF-TU on PTI; to study the secretion characteristics of Mg-eEF1A and MjEF-TU; to study their characteristics of induction immunity and action pathway in plants, etc.; then to demonstrate whether Mg-eEF1A and MjEF-TU from Meloidogyne are PAMPs, and their recognition mode with the PRRs. The present project is the first time to provide a new method to get the PPNs PAMPs and it is hopeful to obtain the first proteinaceous PAMPs from PPNs and PRRs, laying foundation for controlling PPNs by using PAMPs/PRRs.
植物模式识别受体(PRRs)可识别病原物的病原相关分子模式(PAMPs),从而激发免疫反应以抵抗病原物入侵。人们已发现植物病原细菌、真菌和卵菌的PAMPs/PRRs,但植物线虫的蛋白类PAMPs及PRRs还未见报道。在本研究中,我们发现了两个植物线虫的蛋白PAMPs,分别是拟禾本根结线虫的翻译延长因子Mg-eEF1A和爪哇根结线虫的翻译延长因子MjEF-TU。免疫检测分析表明它们可诱导植物活性氧爆发、胼胝质沉积、防卫基因表达提高和MAPK激活等PTI反应,且病原接种发现Mg-eEF1A和MjEF-TU可诱导植物抵抗不同类的病原物。RT-qPCR分析发现Mg-eEF1A和MjEF-TU在线虫寄生阶段表达上调,进一步免疫杂交显示它们均可被线虫释放到体外,其中MjEF-TU被分泌到寄主植物细胞外质体中。酵母双杂、基因编辑和基因突变等分析显示OsCERK1和EFR分别是Mg-eEF1A和MjEF-TU的模式识别受体。此外MjEF-TU的N端具有线粒体前导肽,western blot分析确认MjEF-TU是爪哇根结线虫线粒体蛋白,且EFR可介导线虫线粒体提取物触发植物的免疫反应。我们还通过序列比对、酵母双杂和免疫检测分析探明了Mg-eEF1A和MjEF-TU诱导植物PTI反应的作用位点,分别是Mg-eEF1A的300-464 aa片段,而MjEF-TU N端的18个保守氨基酸(Nelf18)。转录分析和线虫接种表明Mg-eEF1A和MjEF-TU分别影响了OsCERK1和EFR相关的防卫通路,从而影响了线虫的侵染。这些结果表明根结线虫侵入植物根后,其翻译延长因子Mg-eEF1A和MjEF-TU被释放出来,分别被植物的模式识别受体OsCERK1和EFR识别,从而激活了OsCERK1和EFR相关的防卫信号,进而抵抗线虫的侵染。本项目首次发现了植物线虫的蛋白类PAMPs及PRRs,明确了Mg-eEF1A和MjEF-TU被植物OsCERK1和EFR分别识别,从而影响了相关的防卫通路,进而触发植物抗病的机制。本研究还表明EF-TU是一个横跨细菌和线虫的PAMP,线虫的EF-TU定位在线粒体,这是发现的首个在微生物和动物间跨界的PAMP,也首次揭示了线虫可将线粒体蛋白释放到寄主中,为进一步研究病原和寄主的互作提供了新理论和新思路,也为今后利用PAMPs及PRRs防治植物线虫病奠定了基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
A Meloidogyne graminicola C-type lectin, Mg01965, is secreted into the host apoplast to suppress plant defence and promote parasitism.
根结线虫 C 型凝集素 Mg01965 分泌到宿主质外体中,抑制植物防御并促进寄生
DOI:10.1111/mpp.12759
发表时间:2019-03
期刊:Molecular plant pathology
影响因子:4.9
作者:Zhuo K;Naalden D;Nowak S;Xuan Huy N;Bauters L;Gheysen G
通讯作者:Gheysen G
Transcriptome analysis of nematode-responsive genes in two susceptible Indica rice cultivars
两个感病籼稻品种线虫响应基因的转录组分析
DOI:10.1163/15685411-bja10098
发表时间:2021-04
期刊:Nematology
影响因子:1.2
作者:Jiansong Chen;Borong Lin;Zhiwen Li;Qiuling Huang;Jinling Liao;Kan Zhuo
通讯作者:Kan Zhuo
The Meloidogyne graminicola effector MgMO289 targets a novel copper metallochaperone to suppress immunity in rice
禾本科根结线虫效应子 MgMO289 靶向新型铜金属伴侣来抑制水稻免疫力
DOI:--
发表时间:2021
期刊:Journal of Experimental Botany
影响因子:6.9
作者:H;a Song;Borong Lin;Qiuling Huang;Longhua Sun;Jiansong Chen;Lili Hu;Kan Zhuo;Jinling Liao
通讯作者:Jinling Liao
The Meloidogyne javanica effector Mj2G02 interferes with jasmonic acid signalling to suppress cell death and promote parasitism in Arabidopsis.
爪哇根结线虫效应子 Mj2G02 干扰茉莉酸信号传导,抑制拟南芥细胞死亡并促进寄生
DOI:10.1111/mpp.13111
发表时间:2021-10
期刊:Molecular plant pathology
影响因子:4.9
作者:Song H;Lin B;Huang Q;Sun T;Wang W;Liao J;Zhuo K
通讯作者:Zhuo K
DOI:10.3390/cells9041022
发表时间:2020
期刊:Cells
影响因子:6
作者:Borong Lin;Xue Qing;Jinling Liao;Kan Zhuo
通讯作者:Kan Zhuo
水稻感根结线虫病基因OsRAC2调控线虫寄生的分子机理研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:卓侃
- 依托单位:
利用CRISPR/Cas9基因编辑技术研究水稻感病基因OsHPP04在线虫寄生中的作用机理及其抗线虫应用
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2021
- 负责人:卓侃
- 依托单位:
拟禾本科根结线虫A-to-I RNA编辑及在线虫寄生中的作用机制
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2020
- 负责人:卓侃
- 依托单位:
一个新的根结线虫效应蛋白Mg-mo237抑制植物防卫反应的机理研究
- 批准号:31471750
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:87.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:卓侃
- 依托单位:
象耳豆根结线虫TCTP基因影响番茄巨型细胞形成的机理研究
- 批准号:31071666
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:35.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:卓侃
- 依托单位:
国内基金
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