Plant Cell | 甜言蜜语：植物蛋白释放一种真菌β-葡聚糖以增强微生物定殖！

当植物或动物与真菌相互作用时，物理接触的第一个部位通常是真菌细胞外多糖 (EPS) ，即围绕细胞壁的一层。EPS基质主要由糖和蛋白质组成，一些EPS成分调节与真菌相互作用的生物体的免疫反应也就不足为奇了。β-葡聚糖的功能在动物病原真菌中得到了很好的表征：一些作为微生物相关分子模式 (MAMP) 触发宿主免疫反应，而另一些则具有抗氧化特性并且不引发免疫。在植物共生真菌中，EPS基质的组成和功能知之甚少。然而，已经确定从该基质释放的可溶性聚糖可能是与植物相互作用的一般分子特征。

2022年4月20日，国际权威学术期刊The Plant Cell发表了德国科隆大学Alga Zuccaro教授（ISME | 德国科隆大学研究揭示根部内生菌与植物微生物群落的跨界协同有益作用！专家点评：我们能否在不损害有益微生物适应力的情况下提高作物对病原菌的抗性？J EXP BOT | 解开糖码：微生物胞外聚糖在植物与微生物互作中的作用）团队的最新相关研究成果，题为Fungi hijack a ubiquitous plant apoplastic endoglucanase to release a ROS scavenging β-glucan decasaccharide to subvert immune responses的研究论文，以及题为Sweet talk: a plant protein releases a fungal β-glucan to enhance colonization的点评论文。

内生菌和病原菌通过选择性释放具有ROS清除活性的β-葡聚糖来减轻植物的免疫防御。科研人员开发了一种荧光探针，用于观察有益根部内生菌印度梨形孢和致病真菌根腐离蠕孢的EPS基质中1,3-葡聚糖的存在。然后，他们进行了糖基连接分析，发现末端葡萄糖、3-葡萄糖和 3,6-葡萄糖是EPS层中丰富的糖苷键，而细胞壁中4-连接的葡萄糖占主导地位。这些联系如何影响与植物的相互作用？此前科研人员在大麦中鉴定出一种蛋白质HvBGLUII，这是一种在真菌定殖过程中存在的 β-葡聚糖酶。本研究着手探究HvBGLUII对真菌EPS基质和细胞壁的活性。首先，他们使用薄层色谱法 (TLC) 发现了一种HvBGLUII从EPS层而不是从细胞壁释放的产物。通过结合质谱、糖基键分析和核磁共振，能够将产物鉴定为具有七个β-1,3-连接葡萄糖和三个β-1,6-葡萄糖单元的β-葡聚糖十糖（β-GD）。本研究补充了这些发现，用两种不同的酶处理 β-GD，这些酶特异性作用于 β-1,3 和 β-1,6 键并水解 β-GD。科研人员随后转向了β-GD在真菌-植物界面上究竟做了什么的问题。他们进行了活性氧 (ROS)迸发测定，发现β-GD的应用导致ROS水平降低，即使在存在不同MAMP的情况下也是如此。此外，添加用于消化β-GD的相同两种酶恢复了ROS迸发。然后，他们使用3,3'-二氨基联苯胺 (DAB) 沉淀测定和质谱分析表明β-GD是一种ROS清除剂。引人注目的是，当他们测试HvBGLUII是否切割海带七糖（一种没有β-1,6连接分支的线性β-1,3-葡聚糖）时，该酶将其消化成葡萄糖和海带二糖，导致更高的ROS积累，证明HvBGLUII作为宿主防御酶被劫持，然后在真菌定殖期间释放ROS清除剂。最后，科研人员使用远缘植物病原体根腐离蠕孢获得了类似的结果，表明β-GD的抗氧化特性在植物相关真菌中是保守的。本研究的结果是在技术具有挑战性的植物聚糖触发免疫领域的重大进步。一些细节仍有待解决：β-GD分子可能仅用于一次清除ROS，在这种情况下，了解β-GD耗尽的速度会很有趣。此外，看看β-GD是否在拟南芥和大麦以外的植物中具有相似的免疫特性，这将是令人兴奋的。最后，β-葡聚糖的植物受体尚未明确鉴定，更全面地了解β-葡聚糖结构的复杂性肯定会促进它们的发现。

图. 荧光标记的β-葡聚糖在根部定殖过程中显示的真菌EPS基质

图. 从印度梨形孢基质释放的β-GD清除ROS并增强宿主定殖

图. 保守的真菌EPS衍生的β-1,3;1,6-葡聚糖十糖的产生和功能模型

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