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作物有害生物功能基因组研究创新团队揭示双生病毒βC1协同靶向MKK2和MPK4逃脱植物防御的机制

文章来源:作物有害生物功能基因组研究创新团队        点击数: 次      发布时间:2019-04-22

近日,金沙澳门mg电子游戏作物有害生物功能基因组研究创新团队与浙江大学及与德克萨斯A&M大学合作在国际知名期刊PLoS Pathogens上在线发表题为“βC1 protein encoded in geminivirus satellite concertedly targets MKK2 and MPK4 to counter host defense”的研究论文,该论文揭示了双生病毒卫星DNAβ编码的βC1蛋白通过协同靶向促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)途径中的MKK2和MPK4蛋白逃脱MAPK介导的植物防御的机制。

双生病毒是一类在世界范围内广泛发生并对作物产量造成严重损失的单链DNA病毒。卫星DNAβ是与双生病毒相伴随并能够诱导病害症状的单链环状DNA分子,其编码的βC1蛋白能够从多个方面干扰植物的生长与防御过程,在病毒诱导症状与介体传播中起到重要作用。

MAPK是一类在真核生物中普遍存在的丝/苏氨酸蛋白激酶,其所形成的的MAPK级联途径是真核生物中保守的信号传导方式,可将外界刺激信号传入细胞内,使细胞及时作出有效的应答反应,在调节植物的生长发育以及植物抵御细菌等病原物侵染过程中发挥重要作用。作物有害生物功能基因组研究创新团队发现中国番茄黄曲叶病毒卫星DNAβ编码的βC1蛋白能够同时靶向植物MAPK途径中的MKK2和MPK4来抑制MAPK途径介导的抗病毒防御反应。该发现中国番茄黄曲叶病毒侵染植物后能激活植物的MAPK途径。利用CRISPR/Cas9技术敲除植物内 MKK2 与 MPK4 后,突变体植株感染病毒后产生更严重的症状且病毒积累量更高,说明MKK2和MPK4参与了植物对双生病毒的防御过程。有意思的是,为了逃脱植物MAPK途径介导的防御反应,中国番茄黄曲叶病毒卫星编码的βC1蛋白能够靶标MAPK级联途径中MKK2蛋白的激酶功能域并能够在体内抑制MKK2的激酶活性。同时,βC1蛋白也能够直接与MKK2下游的MPK4蛋白互作并影响MPK4的激酶功能。在植物体内,βC1蛋白抑制细菌鞭毛蛋白的保守肽段flg22诱导的MAPK激活,并且抑制flg22调控的下游报告基因的转录;而在 mkk2 突变体植物中βC1不能够影响flg22诱导的MAPK激活和下游报告基因的转录。该研究表明,虽然植物在病毒侵染植物后通过激活MAPK途径来对抗病毒的侵染,但βC1蛋白能够巧妙地通过靶标MKK2和MPK4来抑制MAPK介导的防御,从而有助于病毒侵染植物。该研究成果为防控双生病毒提供了新的理论基础。

该研究得到国家自然科学基金重大项目(31390422)和面上项目(31772126)等项目的资助。

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