PNAS | 最新研究揭示玉米黑穗病菌附着胞侵染与增殖之间的调控开关！

植物中的大多数抗菌治理均以预防而非治愈为目标，因为一旦感染性病原菌在识别出宿主植物后就穿透植物组织，由于治理剂在植物内部的可及性很低，根除感染的可能性将大大降低。阻止感染的最有效时期是病原菌在植物表面识别到其侵染之间的窗口期。就微生物感染植物地上部分而言，植物的表皮是抵抗病原菌的主要天然屏障。但是，许多植物致病真菌通过产生感染性的特定侵染结构克服了这一障碍。病原菌附着胞的形态是高度可变的：可以由单细胞结构形成，也可以由几个细胞形成。在某些情况下附着胞是胚芽顶端的轻微肿胀结构，从叶表面的孢子中出来，但在其他情况下它是定义明确的结构，类似于圆顶。附着胞引导植物渗透的方式也不相同。对于一些真菌来说，附着胞允许局部分泌酶来削弱植物的角质层和细胞壁，而在其他情况下，真菌通过附着胞内产生的膨胀压力穿透植物表面导致物理破裂（Nature Microbiology | 研究揭示精胺介导稻瘟病菌侵染水稻叶片的新机制！Nature Microbiology | Nicholas Talbot点评：掌控稻瘟病菌！近5年56篇高水平文章！Nick Talbot院士团队在水稻抗病领域取得一系列进展！）。

近日，权威期刊PNAS发表了西班牙国家研究委员会（CSIC）José Pérez-Martín教授课题组的研究论文，题为Incompatibility between proliferation and plant invasion is mediated by a regulator of appressorium formation in the corn smut fungus Ustilago maydis。本研究在玉米黑穗病菌U. maydis（近5年30篇高水平文章！双料院士Regine Kahmann课题组阐明玉米黑粉菌致病机理！）中描述了Biz1，一种用于形成附着胞的调控因子。Biz1是负反馈循环的一部分，负责最终决定病原真菌是否侵入植物组织，本研究将有助于杀菌剂的开发。

植物病原真菌通常会形成专门的感染结构，破坏宿主植物的外表面。这些被称为附着胞的结构导致真菌菌丝入侵植物。对不同植物致病真菌的研究表明，附着胞的形成似乎服从于细胞周期。这种从属关系确保在入侵的菌丝中装载正确的遗传信息以进行植物感染。但是，细胞周期如何将其信息传递给控制附着胞形成并促进植物入侵的遗传程序尚不清楚。本文的研究结果揭示了这一过程是如何发生在玉米黑穗病菌附着胞形成中的。本研究描述了复杂的clb2 -细胞周期依赖激酶(Cdk)1, G2/M细胞周期进程的主要调节因子之一，相互作用和控制Biz1的亚细胞定位，这是激活附着胞形成所需的转录因子。此外，Biz1可以通过下调编码第二个b-细胞周期蛋白Clb1的基因来停止细胞周期，这也是G2 / M过渡所必需的。这些结果揭示了在U. maydis的附着胞形成和细胞周期进程之间存在负反馈回路，它可以作为一个开关来控制真菌在侵染植物或从植物中增殖出来之间的决定。

图1. Biz1参与细胞周期与附着胞形成之间的不相容性

图2. CDK介导的Biz1磷酸化抑制其下调clb1表达的能力

图3. Biz1与Clb2-Cdk1相互作用

图4. CDK介导的磷酸化将Biz1保留在细胞质中

图5. 使Biz1与细胞周期调控脱钩

图6. U. maydis细胞周期进程与附着胞形成之间不相容的模型

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