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前沿丨植物病毒免疫学团队在抗病基因诱导的抗病毒机制方面取得新进展

发布时间:2021-06-10 11:17:43    浏览次数:134    来源:南京农业大学

植物胞内免疫受体(NLRs)在识别病原物和诱导植物抗病反应中发挥重要作用。NLRs是植物中最大的一类抗病基因,NLRs在识别病原物效应蛋白之后,能够迅速诱导抗病反应,将病原物限制在侵染点附近,从而使植物对病原物达到免疫的效果。番茄斑萎病毒(TSWV)是世界范围内危害最严重的植物病毒之一,在生产实践中,Sw-5b是番茄中控制TSWV最为有效也是在抗病育种中利用最为广泛的抗病基因。Sw-5b属于植物NLR免疫受体,它分布在细胞质和细胞核,但是不同亚细胞定位的Sw-5b NLR发挥何种抗病毒作用目前仍不清楚。

病毒在植物中成功侵染需要几个关键步骤,包括病毒的复制、细胞间移动和长距离移动。2021年6月7日,南京农业大学陶小荣教授团队在植物学知名期刊《New Phytologist》发表题为《Cytoplasmic and nuclear Sw-5b NLR act both independently and synergistically to confer full host defense against tospovirus infection》的研究论文,揭示Sw-5b免疫受体蛋白通过定位于细胞质和细胞核分别诱导对病毒的复制、细胞间移动和长距离移动的抗性,Sw-5b在细胞质和细胞核诱导的抗性能够协同作用,进而最大程度上抵御病毒的侵染。



研究表明胞质定位的Sw-5b能够诱导强烈的细胞死亡反应来抑制TSWV的复制,但是这一抗性反应不足以阻断病毒的细胞间和远距离移动。细胞核定位的Sw-5b也能够触发寄主的防御反应,这种防御反应较弱地抑制病毒的复制,但能够强烈地抑制番茄斑萎病毒的细胞间和长距离运动。此外,细胞质和细胞核Sw-5b能够协同发挥作用,作用于病毒侵染的不用阶段。研究结果表明Sw-5b通过不同的亚细胞定位诱导不同的抗性反应来阻断不同的病毒感染步骤,这些发现为我们目前对植物NLRs在介导病毒感染抗病免疫中的特殊作用机理增加了新的认识。



该研究是该课题组继揭示Sw-5b对番茄斑萎病毒属病毒的广谱抗性机制(Plant Cell, 2017)、两步识别新机制(Molecular Plant, 2019)和Sw-5b抗病基因人工改良设计(Plant Biotechnology Journal, 2021)之后取得的又一重要研究结果。论文第一署名单位为南京农业大学,植物保护学院博士生陈虹宇、已毕业博士研究生钱新、陈小姣为论文共同第一作者,陶小荣教授为通讯作者。植物病毒研究团队徐毅教授和朱敏副教授等人参与了该项研究。研究得到国家自然科学杰出青年基金和重点项目的资助。

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