New Phytologist | 研究揭示病原真菌如何使其宿主植物失去抵抗力！

玉米黑粉菌（Ustilago maydis）攻击玉米，可以对其宿主造成重大损害。为了做到这一点，它首先确保植物对侵染的抵抗力很小。Ustilago maydis在玉米植株的地上部分攻击和繁殖。巨大的瘤状组织生长经常在侵染的地方形成。这些瘿瘤可以达到一个孩子的头那么大。这些生长是由真菌释放的分子触发的，这些分子被称为效应蛋白。它们操纵植物的新陈代谢，抑制其免疫系统。它们还促进玉米的细胞生长和分裂。为了做到这一点，它们干扰了由植物激素生长素调节的植物信号通路。

2022年8月9日，国际权威学术期刊New Phytologist发表了奥地利科学院格雷戈尔·孟德尔研究所/德国波恩大学Armin Djamei（Plant Cell | 研究揭示真菌效应蛋白抑制了玉米宿主的防御反应！）团队的最新相关研究成果，题为Many ways to TOPLESS – manipulation of plant auxin signalling by a cluster of fungal effectors的研究论文。

真菌为自己的目的使用这种生长素信号通路。这是因为该组织的巨大增长吞噬了能量和资源，而这些能量和资源又缺乏对Ustilago maydis的防御。此外，真菌在生长中找到了理想的营养供应，并能在那里很好地繁殖。因此，特色瘿瘤的形成肯定符合病原体的利益。科研人员想找出真菌是如何促进这些增殖过程的。为了做到这一点，科研人员在真菌中寻找使其能够控制其宿主植物的生长素信号通路，从而控制其细胞生长的遗传物质。

病原体对其宿主进行重新编程

科研人员鉴定了真菌用来操纵宿主植物生长素信号通路的五个基因。这五个基因被称为Tip1到Tip5，形成了一个所谓的集群。如果人们把Ustilago maydis的整个基因组想象成一本厚厚的百科全书，那么这五个基因就像在连续的页面上。真菌需要它们来生产各自的蛋白质。五种Tip基因编码的蛋白质可以与玉米植株中一种被称为Topless的蛋白质结合。Topless是一个中心开关，可以抑制植物中非常不同的信号通路。由五个Tip基因产生的真菌效应蛋白推翻了这种抑制，而且是非常具体地针对有利于真菌的信号途径，如生长素驱动的生长信号途径。相比之下，由Topless基因控制的其他信号通路则不受影响。从形象上讲，真菌的行为具有外科手术般的精确性。它准确地完成了它需要完成的任务，以便最好地侵染玉米植株。

对基础研究的启示

有许多病原体会干扰它们所侵染宿主的生长素信号通路。确切地说，人们往往不完全了解。可能Topless在其他作物的这一过程中也发挥着重要作用。毕竟，这种蛋白质起源于几亿年前，其核心作用从那时起几乎没有改变。因此，它不仅存在于玉米中，而且以类似的形式存在于所有其他陆地植物中。例如，研究人员能够表明，Ustilago maydis的Tip效应蛋白也会干扰其他植物物种的生长素信号通路。因此，这些发现可以帮助更好地了解重要植物病害的侵染过程。这些结果对基础研究特别有意义。通过它们，将首次有可能以非常有针对性的方式影响生长素信号通路的特定效果，从而更精确地阐明这些重要植物激素的效果。

Tip1和Tip4是分泌的效应蛋白

TPL相互作用蛋白（Tips）定位于玉米细胞核，并诱导细胞核内的生长素信号

TPL相互作用效应蛋白（Tip）的工作模型

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