Nature Communications | 研究揭示玉米黑粉菌在植物维管束鞘细胞间延伸的机制！

植物已经建立了物理和化学防御层，以保护自己免受病原体的持续攻击。植物细胞壁是保护植物免受此类攻击的主要物理屏障之一。反过来，植物病原微生物开发了突破宿主细胞壁的策略，成功渗透和定殖宿主。在这方面，一些丝状植物病原体同时使用机械力和酶活性来突破这第一层防御。虽然一个专门的圆顶结构，即附着胞，为直接穿透提供了机械力，但每个病原体都有一个植物细胞壁降解酶（PCWDEs）的武器库，以分解宿主的细胞壁，使其穿透或获得营养。植物病原体在其PCWDEs中表现出广泛的变化，包括糖苷水解酶（GHs），这决定了它们的毒力、致病生活方式和宿主的特异性。与死体营养型和半活体营养型病原体相比，活体营养型拥有相对较少的PCWDEs，这与它们需要保护其宿主植物细胞的细胞壁完整性和尽量减少损伤相关分子模式（DAMPs）的释放相一致。DAMPs是内源性分子，包括植物细胞壁成分和多肽，在损伤或感染时从宿主植物中释放。它们作为信号分子，诱发对入侵病原体的防御相关反应，并促进损伤修复。

2022年10月12日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了德国科隆大学Gunther Doehlemann（New Phytologist | 德国科隆大学研究揭示玉米黑粉菌转录变化对致病效应蛋白多样化的作用！eLife | 德国科隆大学研究揭示拟南芥叶际的真菌成员通过GH25溶菌酶拮抗病原卵菌！Plant Journal | 德国科隆大学揭示玉米-黑粉菌互作中真菌效应蛋白的玉米品系特异性！）团队的最新相关研究成果，题为A conserved enzyme of smut fungi facilitates cell-to-cell extension in the plant bundle sheath的研究论文。

黑粉菌包括在所有谷类作物中引起病害的最大的植物病原真菌群体之一。它们直接渗透到宿主组织中，并建立起活体营养的互动关系。为了做到这一点，黑粉菌分泌出广泛的效应蛋白，这些效应蛋白抑制植物免疫，调节细胞功能以及宿主的发育，从而确定病原体的生活方式和毒力潜力。保守的效应蛋白Erc1（细胞间延伸所需的酶）有助于玉米黑粉菌Ustilago maydis在玉米叶子上的毒力，但在穗子上没有。Erc1与宿主细胞壁成分结合并显示1,3-β-葡聚糖酶的活性，这是减弱β-葡聚糖诱导的防御反应所必需的。这篇文章中，科研人员表明，Erc1具有细胞类型特异性毒力功能，是植物维管束鞘中真菌细胞间延伸的必要条件，这一功能在大麦病原体Ustilago hordei的Erc1同源蛋白中是完全保守的。

图1：Erc1是一种毒力因子，参与了玉米细胞间的延伸

图2：Erc1在黑粉菌中功能保守

图3：Erc1在玉米定殖期间在Ustilago maydis SG200中的定位

图4：Erc1蛋白的功能特征

图5：黑粉菌Erc1阻止了对宿主防御系统的诱导

图6：Erc1的细胞类型特定功能

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