PNAS | 新研究揭示豆科植物中的抗真菌共生肽

真菌病害每年给农业收成造成巨大损失。引起灰霉病的真菌Botrytis cinerea是草莓、葡萄、树莓、西红柿和生菜种植的主要问题。为了缓解这一问题，农民通常会施用化学杀菌剂，但随着时间的推移，化学杀菌剂会失去效力。美国唐纳德•丹弗思植物科学中心的科学家Dilip Shah博士、Siva Velivelli博士、首席研究员Kirk Czymmek博士及其在西北太平洋国家实验室的合作者在豆科植物蒺藜苜蓿的结瘤中发现了一种NCR肽，该肽被证明能有效抑制灰霉病菌的生长。他们的研究成果Antifungal symbiotic peptide NCR044 exhibits unique structure and multifaceted mechanism of action that confer plant protection近日发表在《PNAS》杂志上。

科学家们对开发该类肽作为喷雾式杀菌剂的潜力感到兴奋，这将为农民在收获前和收获后管理真菌病害时提供化学杀菌剂的环保替代品。当施用到作物上时，多肽最终会在土壤中分解为氨基酸，并被有益微生物用作能量来源。

蒺藜苜蓿是紫花苜蓿的亲缘物种。Shah和他的团队生产了大量重组的高电荷NCR044肽，这种肽在这种豆科植物的结瘤中表达。然后，他们将低浓度的肽应用于实验室中的烟草和番茄植物，并用灰霉菌侵染植物。植物表现出对这种真菌病害的显著保护。

喷施NCR044赋予烟草和番茄抗灰霉病的能力

为了了解细胞内的抗菌机制，他们与Czymmek合作，Czymmek也是一位霉菌学家，多年来一直研究真菌细胞生物学。利用延时共聚焦和超分辨率显微镜，该团队能够动态地观察到肽如何与真菌孢子和幼体结合，如何被内化，以及它在真菌细胞内的去向。这里的一个关键发现是，确认了肽集中在细胞核中。

外源NCR044移动到B. cinerea细胞中

荧光标记的DyLight550-NCR044在B. cinerea中的亚细胞定位

独特的科学家团队拥有真菌和植物细胞生物学的专业知识，结合先进的成像能力，使他们能够做出关键性的解释并证实他们的假设。他们的合作者和论文的共同作者，太平洋西北国家实验室的Garry Buchko博士解决了第一个结瘤特异性肽的三维结构，揭示了一个基本上无序的、高度动态的肽结构。

NCR044对B. cinerea抗真菌作用的模式图

该项目有一部分由TechAccel资助。Shah和Czymmek将继续他们的研究，并已向美国国家科学基金会申请资助，以进一步探索抗真菌结瘤特异性肽如何在体外和植物体内杀死有害的病原真菌。

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