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青岛农业大学揭示广谱化学品防止植物病原真菌侵染的机制

责任编辑：左彬彬来源：Ad植物微生物日期：2022-10-18

由于植物病原体的感染而引起的植物病害对农业可持续性和粮食安全造成了全球性的威胁。在所有实施的病害管理策略中,应用杀虫剂是最常见的管理做法。由于可用的高效杀真菌剂数量有限且使用频繁,抗药性已广泛发生。具有抗真菌特性的广谱农用化学品有不理想的脱靶效应,而位点特异性抑制剂则有产生高抗性的风险。这种权衡促使植物病理学家通过确定参与宿主定殖和免疫规避的途径来获得新的和更好的杀真菌剂靶标。Septin GTP酶和丙酮酸激酶已被确定为新的靶标,相应的抑制剂也已被发现。然而,到目前为止,在植物真菌病原体中只发现了数量有限的潜在药物靶点。即使是这些靶点,也很少有药物被开发和批准使用。因此,迫切需要确定新的病害干预靶点和开发以前未使用的化学品。

2022年8月5日,国际权威学术期刊Current Biology发表了青岛农业大学梁文星(eLife | 青岛农业大学研究揭示尖孢镰刀菌孢子萌发的分子机制)团队的最新相关研究成果,题为Broad-spectrum chemicals block ROS detoxification to prevent plant fungal invasion的研究论文。

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植物病害对粮食安全造成了巨大的影响,是全球关注的问题。虽然应用农用化学品是目前控制植物病害的常见方法,但日益增长的抗药性和这些化合物的非靶标效应的影响构成了重大挑战。迫切需要确定与病原体有关的毒力机制和开发针对这些过程的新化学品。其中一个毒力机制是宿主植物在受到病原体攻击时产生的活性氧(ROS)的解毒作用。因此,ROS解毒机制可以作为预防植物病害的药物靶点,但目前开发的抗ROS清除药物很少。在这篇文章中,科研人员表明,在模式系统中,灰霉病菌(Botrytis cinerea)分泌的细胞色素c过氧化物酶,BcCcp1可以清除植物产生的H2O2,促进病原体的入侵。过氧化物酶的分泌是由一个类似Tom1的蛋白BcTol1通过物理相互作用来调节的。科研人员表明,BcTol1在不同的水平上被调控,以增强BcCcp1在早期侵染阶段的分泌。BcTol1或BcCcp1的失活导致B. cinerea的毒力急剧下降。科研人员确定了两种BcTol1靶向小分子,它们不仅可以防止B. cinerea入侵,而且对广泛的植物真菌病原体具有有效的活性,对宿主没有可察觉的影响。这些发现揭示了真菌中ROS解毒的保守机制,并提供了一类潜在的杀真菌剂来控制各种植物病害。这里描述的方法对相关领域的进一步药物发现有广泛的意义。

图1. BcTol1对B. cinerea的毒力和ROS解毒的贡献

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图2. BcTol1与BcCcp1的关联以及BcCcp1的分泌情况

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图3. BcCcp1对ROS解毒和B.cinerea的毒力的贡献

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图4. BcTol1被BcRtt109乙酰化

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图5. BcTol1靶向化学品对B. cinerea入侵和ROS解毒的抑制作用

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图6. BcTol1在BcCcp1介导的ROS解毒和B.cinerea致病性中的作用模型