美国德州农工大学何平教授在棉花枯萎病菌激发子方面取得新进展

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棉花作为全球重要经济作物，是纤维、饲料和棉籽油的重要来源。然而，由子囊真菌尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）引发的枯萎病对棉花生产造成了严重损害。目前关于植物对F. oxysporum侵染的响应机制尚不清楚。据报道，一种未被鉴定的来自F. oxysporum细胞壁的激发子能够触发拟南芥的免疫反应，此外，来自Fusarium的未知肽类激发子可在拟南芥中触发LRR-RLK MALEDISCOVERER1-INTERACTING RECEPTOR LIKE KINASE 2 (MIK2)依赖的免疫反应。

2020年12月12日，美国德州农工大学生物化学与生物物理系终身教授Ping He为通讯作者在New Phytologist期刊发表了题为“A non-proteinaceous Fusariumcell wall extract triggers receptor-like protein-dependent mmune responses in Arabidopsis and cotton”的研究论文，揭示了来自F. oxysporum细胞壁的提取物（FoCWE）成分可作为一种激发子触发拟南芥和棉花的PTI免疫反应。

经性质鉴定发现，从多个F. oxysporum分离株中获得的FoCWE是一种水溶性、耐热和非蛋白氮类PAMP，属种族特异性激发子。在棉花和拟南芥中，FoCWE能够触发多种PTI免疫反应，包括MAP激酶磷酸化、ROS爆发、乙烯产生和气孔关闭（图1）。预处理FoCWE可显著减轻毒力菌株F. oxysporum f. sp. vasinfectum (Fov)对棉花种子的侵害（图2），以及赋予拟南芥植株免受致病性细菌Pseudomonassyringae的侵害，这均表明FoCWE在作物保护方面具有重要作用。

图1.FovCWE诱导植物产生PTI免疫反应

图2.FovCWE 保护植物免受病原菌侵害

通过在不同突变体中对FoCWE的免疫激发成分进行分析，表明宿主介导的对FoCWE的响应似乎不依赖PRRs受体激酶LYKs/CERK1，BAK1或SOBIR1，而这些激酶通常与PAMP感知或信号传递紧密相关。进一步研究发现，棉花中FoCWE响应和Fusarium抗性部分依赖于两种受体样蛋白GhRLP20和GhRLP31。转录组分析表明，FoCWE优先激活细胞壁介导的防御，而Fov已经进化出相应的毒力机制来抑制FoCWE诱导的防御。

以上研究表明，FoCWE作为一种经典的PAMP，可能被一种新的模式识别受体所识别以调控棉花对Fusarium的抗性。此外，FoCWE激发子可以保护棉花种子和拟南芥植物免受真菌和细菌侵害，表明它在提高作物广谱抗性方面具有潜在的应用价值。

原文链接：https://doi.org/10.1111/nph.17146