中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海植物逆境生物学研究中心Alberto Macho研究组，研究揭示大豆进化出了能够感知青枯菌鞭毛蛋白的受体，这是植物-细菌协同进化的一个典型案例。7月28日，《自然—通讯》在线发表了这项研究成果。
由细菌性病原体导致的植物病害是威胁世界性粮食安全的重要因素。植物青枯病的病原体—青枯菌，可以侵染50个科250多种植物，包括一些重要的粮食作物，例如土豆，西红柿，烟草，香蕉，青椒和茄子等，造成巨大的经济损失。植物免疫系统能够检测保守的细菌病原分子，并启动免疫反应来抑制疾病的发生。鞭毛蛋白是研究最为广泛的细菌病原分子，是构成细菌鞭毛的元件。虽然大多数细菌的鞭毛蛋白能够被植物识别并激起免疫反应，但是青枯菌的鞭毛蛋白发生了多态性的改变，成功逃避了植物中常规受体的识别。
与病原性flg22相比，青枯菌flg22表位存在9个多态性位点，并且能够逃避拟南芥和烟草的识别。病原性flg22与拟南芥FLS2/BAK1受体的晶体结构已经被解析，根据已知结构信息，该研究进行同源结构建模与定点突变分析，确定青枯菌flg22中18-21位氨基酸的多态性对逃避免疫起关键性作用。更有趣的是，该研究首次发现了大豆能够识别青枯菌多态性的flg22，并且成功鉴定青枯菌flg22受体GmFLS2/GmBAK1。同时，研究人员根据已知flg22/AtFLS2/AtBAK1三元结构对青枯菌flg22/GmFLS2/GmBAK1结构进行同源建模分析，锁定大豆受体获得识别的重要位点GmFLS2-Q368和GmFLS2-R483。此外，该研究发现，GmFLS2/GmBAK1的表达，能够增强番茄对青枯菌的抗性，具有良好的应用前景。
专家表示，该研究首次揭示了大豆中识别青枯菌多态性鞭毛的等位变异受体，并证明此多态性鞭毛蛋白的识别能够增强植物抗病性，为提升农作物对青枯菌的抗性提供了一种新策略。此外，揭示flg22中负责逃避和GmFLS2中负责获取感知的关键性残基，为合成生物学方法定制免疫受体，扩大受体识别范围提供了指导，使多态性病原体激发子的识别成为可能。
据悉，Alberto Macho研究组博士生魏雅丽为本文的第一作者，Alberto Macho研究员为本文的通讯作者。该研究得到了中国科学院和国家自然科学基金的支持。（来源：中国科学报 黄辛）
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-020-17573-y
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