发现“作物杀手”细菌感染植物

一个跨学科的团队的科学家从南洋理工大学,新加坡(南大新加坡)已经确定,第一次,一个关键机制,一个危险的植物病害可以感染作物。

植物的细菌,被称为“作物杀手”,是一个全球普遍的细菌感染400种不同的植物物种的能力。

南大人员再确定准确的细胞机制的细菌可以穿透和劫持植物的免疫系统,因此使他们容易受到感染。

进步揭示了这个长期存在的神秘和提供新见解如何阻止细菌感染可以糟蹋重要作物如水稻、小麦、大豆、番茄。

副教授领导的研究中,苗族马岩松的生物科学学院的助理教授Yu京一起从南大的材料科学与工程学院食品安全具有重要影响和可持续性。

“黄是一个植物病原体感染各种各样的植物,包括粮食作物,所以了解这个机制是重要的控制作物疾病,”苗教授协会说。“这是新加坡和世界相关的目标增长更多的食物。”

团队的研究结果发表在《自然通讯》杂志上。

根据他们发表的研究,跨学科团队也成功地逆向工程感染机制,获得临时专利发展的“工具箱”,可以帮助新方法使植物更耐药细菌。

团队的研究结果,它有可能帮助提高食品安全,是南大的持续努力的一部分来解决人类的重大挑战在2025年可持续发展在其战略计划,旨在加强深纪律发现和影响力的跨学科研究,造福人类。

研究解决了长期存在的神秘植物的细菌感染

植物的细菌感染和破坏植物通过注入有毒效应蛋白,称为类型III效应器,主机进入工厂。这些有毒效应蛋白质劫持和接管工厂的正常的生物过程,阻止他们越来越多的免疫反应。

植物通常在细胞水平上抵抗感染使用保护层的等离子体膜来保护他们的肌动蛋白骨骼,它作为一个细胞的结构。肌动蛋白细胞骨架负责防御病原体的细胞支架。在一个成功的感染,病原体穿过细胞膜和“覆盖”的细胞骨架的新指令告诉它不要打架。

如何劫持植物宿主细菌质膜和肌动蛋白细胞骨架,以感染主机一直是个谜自研究开始进入植物细菌在20世纪末。

了解感染机制

研究小组研究了特定类型的效应叫做XopR的蛋白质,这像一个分子的“粘合剂”。他们发现XopR劫持宿主细胞骨架由接受所谓的液-液分离过程阶段植物的表面等离子体膜。

这个阶段分离过程类似于油和水的方式可以合并到对方,但也可以轻易地分为两个截然不同的液体。XopR蛋白和宿主植物细胞相互作用像液体滴,让有毒效应蛋白“胶水”到植物细胞和合并。

一旦发生,处于XopR蛋白质可以渗透和入侵植物细胞的肌动蛋白细胞骨架网络,使其进入细胞的行为。,当这一切发生的时候,XopR蛋白可以覆盖现有的细胞指示山免疫反应,从而使植物容易受到感染。

助理教授Yu Jing说:“我们的研究不仅是一个生物细菌蛋白质的研究,还对感染背后的生化机制。通过研究XopR液体滴的物理化学性质,我们能够进一步了解其独特的蛋白质序列。这种跨学科的方法允许我们揭示出其潜在的分子机制XopR颠覆了其植物宿主的免疫力。”

这种新发现的机制的效应蛋白劫持植物细胞通过相分离可以广泛应用于其他植物的相互作用为许多其它微生物病原体也注入效应器植物主机和为未来的研究提供了新的途径。

加强粮食和农业安全研究提供了希望

黄引起细菌性斑点和影响植物的叶子和果实感染。在某些情况下,一旦疾病扎根,一个农民唯一的追索权是砍伐和燃烧整个作物的植物来阻止疾病的传播。

准确地理解植物和农作物是由细菌感染是一个至关重要的步骤,防止其感染的方法和生产的作物,可以抵抗疾病。

“我们的研究大大进步我们的知识这种细菌的效应器机制在植物宿主细胞造成破坏。通过理解感染的确切机制,我们的研究奠定了基础为未来的研究如何预防这种感染通过非侵入性的方式,如植物生长环境变化或使用新的营养。这让我们更好地治疗感染的植物和探索种植弹性作物与更大的免疫力疾病不使用基因工程,”苗教授协会说。

团队取得临时专利工具包他们开发了,允许科学家复制XopR与植物细胞相互作用的过程。这将使研究人员测试可能的解决方案加强作物免疫力在实验室设置。它也有潜在的应用未来合成生物学及农业技术。

参考:李朱阳光H, X, C, et al。黄效应XopR劫持宿主肌动蛋白细胞骨架通过复杂的凝聚。Nat Commun。2021;12 (1):4064。doi:10.1038 / s41467 - 021 - 24375 - 3

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