植物感知青枯菌多態性鞭毛的新免疫受體獲揭示

中國科學院分子植物科學**創新中心上海植物逆境生物學研究中心Alberto Macho研究組，研究揭示大豆進化出了能夠感知青枯菌鞭毛蛋白的受體，這是植物-細菌協同進化的一個典型案例。7月28日，《自然—通訊》在線發表了這項研究成果。

由細菌性病原體導致的植物病害是威脅世界性糧食安全的重要因素。植物青枯病的病原體—青枯菌，可以侵染50個科250多種植物，包括一些重要的糧食作物，例如土豆，西紅柿，煙草，香蕉，青椒和茄子等，造成巨大的經濟損失。植物免疫系統能夠檢測保守的細菌病原分子，并啟動免疫反應來抑制疾病的發生。鞭毛蛋白是研究最為廣泛的細菌病原分子，是構成細菌鞭毛的元件。雖然大多數細菌的鞭毛蛋白能夠被植物識別并激起免疫反應，但是青枯菌的鞭毛蛋白發生了多態性的改變，成功逃避了植物中常規受體的識別。

與病原性flg22相比，青枯菌flg22表位存在9個多態性位點，并且能夠逃避擬南芥和煙草的識別。病原性flg22與擬南芥FLS2/BAK1受體的晶體結構已經被解析，根據已知結構信息，該研究進行同源結構建模與定點突變分析，確定青枯菌flg22中18-21位氨基酸的多態性對逃避免疫起關鍵性作用。更有趣的是，該研究**發現了大豆能夠識別青枯菌多態性的flg22，并且成功鑒定青枯菌flg22受體GmFLS2/GmBAK1。同時，研究人員根據已知flg22/AtFLS2/AtBAK1三元結構對青枯菌flg22/GmFLS2/GmBAK1結構進行同源建模分析，鎖定大豆受體獲得識別的重要位點GmFLS2-Q368和GmFLS2-R483。此外，該研究發現，GmFLS2/GmBAK1的表達，能夠增強番茄對青枯菌的抗性，具有良好的應用前景。

專家表示，該研究**揭示了大豆中識別青枯菌多態性鞭毛的等位變異受體，并證明此多態性鞭毛蛋白的識別能夠增強植物抗病性，為提升農作物對青枯菌的抗性提供了一種新策略。此外，揭示flg22中負責逃避和GmFLS2中負責獲取感知的關鍵性殘基，為合成生物學方法定制免疫受體，擴大受體識別范圍提供了指導，使多態性病原體激發子的識別成為可能。

據悉，Alberto Macho研究組博士生魏雅麗為本文的**作者，Alberto Macho研究員為本文的通訊作者。該研究得到了中國科學院和國家自然科學基金的支持。