研究揭示大麗輪枝菌木聚糖酶介導(dǎo)毒性和堵塞導(dǎo)管作用機(jī)制
近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所作物黃萎病防控創(chuàng)新團(tuán)隊在國際知名期刊《植物生理學(xué)（Plant Physiology）》上在線發(fā)表題為“Cytotoxic function of xylanase VdXyn4 in the plant vascular wilt pathogen Verticillium dahliae ”的研究論文，揭示維管束病原大麗輪枝菌通過木聚糖酶破壞植物導(dǎo)管和發(fā)揮毒性作用引起寄主黃化萎蔫的為害新機(jī)制。
據(jù)戴小楓研究員介紹，大麗輪枝菌是典型的土傳維管束病原真菌，從植物根部侵入并在導(dǎo)管中定殖、擴(kuò)繁和為害，萌發(fā)的孢子伴隨植物蒸騰作用擴(kuò)散至植物整個導(dǎo)管系統(tǒng)，最終危害導(dǎo)致葉片黃化和萎蔫。在植物病理學(xué)界，這一為害機(jī)制百年來存在兩種爭論不休的學(xué)說，一為“毒素”學(xué)說—即棉花黃萎病“黃萎”的癥狀是由大麗輪枝菌分泌的毒性蛋白作用所致，一為堵塞學(xué)說—即大麗輪枝菌入侵大量繁殖為害后致使植物導(dǎo)管系統(tǒng)破壞塌陷及其引起的堵塞作用所致。這兩種學(xué)說一直獨立存在，互相不能說服，成為黃萎病危害機(jī)制的一大懸案。
該研究對大麗輪枝菌編碼的木聚糖酶家族進(jìn)行系統(tǒng)鑒定和分析，發(fā)現(xiàn)其中一個木聚糖酶成員VdXyn4參與木聚糖、果膠和纖維素（植物維管束主要組分）降解過程，并具有誘導(dǎo)植物細(xì)胞壞死功能。與典型效應(yīng)子激發(fā)免疫反應(yīng)引起的細(xì)胞壞死不同，VdXyn4主要引起植物葉脈、葉柄等維管束細(xì)胞壞死，且依賴于木聚糖酶的酶活功能。研究進(jìn)一步闡明了木聚糖酶VdXyn4的這種獨特毒性作用機(jī)制，其依賴于免疫受體BAK1和SOBIR1介導(dǎo)的內(nèi)吞作用，并定位到植物細(xì)胞的葉綠體和細(xì)胞核中，并有效避免或延緩進(jìn)入到水楊酸和茉莉酸介導(dǎo)的防衛(wèi)反應(yīng)途徑，最終導(dǎo)致葉柄葉脈等維管束細(xì)胞壞死的毒性功能。該研究首次從大麗輪枝菌中鑒定出具有引起維管束組織塌陷同時發(fā)揮毒性作用的蛋白，揭示了其誘導(dǎo)維管束細(xì)胞壞死的作用機(jī)制，為統(tǒng)一長期以來懸而未決的大麗輪枝菌引起黃萎病癥狀的“毒素”和堵塞學(xué)說，提供了重要理論依據(jù)
