共生和致病性真菌相似策略操纵植物

共生和致病性真菌与植物交互的远亲,不要共享许多遗传相似性。比较植物病原真菌和植物共生真菌,科学家们Sainsbury剑桥大学实验室(SLCU)已经发现,这些远程的亲戚使用类似的操作和生活在植物的蛋白质组。

塞巴斯蒂安Schornack的研究团队正在努力确定和描述新丛枝菌根(AM)感受器——蛋白质分泌共生真菌促进植物根部的殖民化。作为他们的一部分还在研究致病性和共生真菌是否使用类似或不同的策略。

使用AlphaFold2预测蛋白质结构的人工智能计算机程序,团队是第一个比较从共生和致病性真菌分泌的蛋白质。他们发现共生真菌编码相同的蛋白质家族,致病性真菌相互作用和殖民植物。这项研究结果发表在今天新植物学家。

“有一个巨大的多样性效应蛋白基因编码的微生物密切相关,所以它是更加困难比较蛋白质序列病原体和共生体之间更多的远亲,”说阿尔宾博士Teulet,他是这项研究的第一作者。“相反,我们利用AlphaFold2的最近发展做一个比较的分泌蛋白质结构共生真菌和致病性真菌。这导致了发现有一群结构非常相似的蛋白质之前所知的病原体也存在——通常在更大的数字——共生真菌的基因组中编码。”

Plant-fungi关系产生巨大影响植物健康的自然生态系统和农业——积极的和消极的。AM真菌是最常见的共生植物与微生物协会,殖民植物根系,促进营养吸收,促进植物生长,甚至帮助抵御病原体。而致病真菌,如菌株尖孢镰刀菌,一些世界上最毁灭性的病原体与宿主范围广泛,目前威胁失败卡文迪什香蕉和油棕种植园。镰刀菌素也有它的名字借给蛋白质组的团队发现:尖孢镰刀菌黄瓜dual-domain蛋白质(折叠)。

研究人员分类所有的蛋白质分泌的共生真菌Rhizophagus irregularis和确定一个大家庭FOLD-like效应器(MycFOLDs)结构相似度高的折叠蛋白质产生的尖孢镰刀菌病原体。

褶皱效果器只有在真菌的基因组发现形式对植物。这表明,这些蛋白质支撑普遍机制使病原体和共生真菌在植物生活。

Schornack博士说发现植物共生和致病性真菌是使用一些相同的工具提供了一个新的视角对我们理解真菌共生体:“显然独家褶皱的存在/ MycFOLDs plant-colonising真菌支持假设无关的折叠蛋白质作为效应器在植物共生的殖民化和致病性真菌。”

“如果共生和致病性真菌是使用相同的工具,这意味着设计方法来提高我的关系在作物可能会使作物更容易受到病原体在同一时间。然而,这些发现为我们探索开辟新的问题,比如为什么共生真菌病原体也有这些蛋白质,他们实际上做什么?”

的基本面plant-microbe交互

理解使用的相似性和多样性的效应器共生体和病原体理解plant-microbe交互的基础是至关重要的。

植物的关系得到了深入研究和许多的效应已知的蛋白质。然而,plant-symbiont交互所知甚少,如植物和真菌之间。

与共生真菌植物形成互利的关系控制所有阶段的殖民化,他们可以拒绝或驱逐殖民者如果他们认为真菌定殖不是必须的,比如在土壤环境与磷酸等丰富的营养供应。

然而,依赖共生产出丛枝菌根真菌是营养素,因此也有自己的生存战略,特别是在这种情况下,是植物的关系。

在感染过程中,致病真菌抑制植物宿主的免疫效应蛋白的分泌鸡尾酒。虽然共生真菌有益于植物,他们也必须与工厂沟通或克服障碍成功移民植物细胞。

只有少数的效应蛋白分泌共生真菌已确定。Schornack团队正致力于揭示其他效应器plant-symbiont发挥作用的关系。


参考:Teulet,全C, Evangelisti E,万科,杨W, Schornack s共生真菌的病原体效应褶皱多元化。新植物学家。2023年。doi:10.1111 / nph.18996

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