研究表明灰霉病用“蛮力”方法来克服植物宿主的抗性

作者:iPlants 2024/9/18 13:56:52
许多植物真菌会产生专门的入侵器官,这些器官会产生高侵入性压力以迫使它们进入植物细胞。然而,对于大多数坏死菌,包括灰霉菌,渗透的生物力学及其对毒力的贡献知之甚少。近日,德国Kaiserslautern-Land大学和荷兰Wageningen大学合作在New Phytologist在线发表了题为“Plant infection by the necrotrophic fungus Botrytis r

许多植物真菌会产生专门的入侵器官,这些器官会产生高侵入性压力以迫使它们进入植物细胞。然而,对于大多数坏死菌,包括灰霉菌,渗透的生物力学及其对毒力的贡献知之甚少。近日,德国Kaiserslautern-Land大学和荷兰Wageningen大学合作在New Phytologist在线发表了题为“Plant infection by the necrotrophic fungus Botrytis requires actin-dependent generation of high invasive turgor pressure”的研究论文,揭示了坏死性灰霉病菌Botrytis采用一种复杂的方法来破坏植物的防御系统,揭示了Botrytis由渗透压驱动的侵染具有意想不到的重要性,这可能是开发保护作物免受此类毁灭性病原体侵害的新型战略的一个起点。此外,该研究也是首次从机制上证明了灰霉病等坏死营养真菌除了分泌裂解蛋白和植物毒性代谢物外,还如何利用这种“蛮力”方法来克服植物宿主的抗性。


图片
毁灭性病原体 Botrytis cinerea 可感染多种寄主植物,造成巨大的社会经济损失。这种坏死性病原体能迅速杀死植物细胞,滋养自身的细胞壁和细胞内容物。为此,坏死性病原体会分泌一种细胞壁降解酶、植物毒性蛋白质和代谢产物的混合体。此外,许多真菌具有专门的入侵器官,产生强大的入侵压力,强行进入植物细胞。然而,对于包括Botrytis在内的大多数坏死性病原体来说,人们对病原体入侵的生物力学及其对毒力的影响还知之甚少。
在这项研究中,作者结定量微机械成像技术和 CRISPR-Cas 基因编辑技术,证明Botrytis利用巨大的入侵压力和强大的表面附着力进行穿透。他们发现,真菌建立了一种独特的用于机械几何结构,用于入侵。这种结构在穿透过程中会随着时间的推移而逐渐发展成形,并且依赖于肌动蛋白细胞骨架。
图片
此外,通过阻止肌动蛋白聚合来干扰机械压力的产生,会降低Botrytis的致病力,表明即使是坏死性病原体,机械压力在宿主定植中也很重要。
该研究结果首次从机理水平揭示了如Botrytis之类的坏死性真菌除了分泌溶解性蛋白和植物毒性代谢产物之外,如何利用机械力来克服植物宿主的抵抗力。
这项工作是德国Kaiserslautern-Land大学和荷兰Wageningen大学及研究中心之间的合作研究项目。第一作者Tobias MüllerDr. David Scheuring实验室的二年级博士生。来自Prof. Joris Sprakel实验室的博士后Jochem BronkhorstScheuring实验室的博士生Jonas Müller也做出了贡献。来自Prof. Matthias Hahn实验室的博士生Nassim Safari创制了Botrytis 18fold突变体。该研究获得由Dr. Scheuring(德国研究基金会)和Prof. Sprakel(欧洲研究委员会)支持
论文链接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.20025