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梁文星团队在Current Biology发文以病原菌ROS清除为靶标开发新型广谱性药物

时间:2022-08-06 来源:植物医学学院

8月5日, Current Biology在线发表了青岛农业大学植物医学学院梁文星教授团队题为“Broad-spectrum chemicals block ROS detoxification to prevent plant fungal invasion ”的研究论文。这是我校首次在Cell旗下子刊Current Biology发表学术论文。该研究首次明确了一种蛋白质翻译后修饰调控真菌应对植物活性氧迸发(ROS)的机制,并以此模型为基础开发了新型的小分子化合物,对多种植物病害具有良好的防治效果。该研究揭示了植物病原菌致病机制的一个重要环节,并为病害控制提供了新思路。青岛农业大学植物医学学院杨倩倩副教授和中国农业科学院烟草研究所杨金广研究员为论文共同第一作者,梁文星教授为唯一通讯作者,剑桥大学Ben F. Luisi教授对本研究提供了重要指导。

化学防治通常是植物病害防控的首选措施。但是目前杀菌剂种类有限,病原菌抗药性不断出现不但影响农产品产量,同时也对农业生态安全、食品安全构成严重威胁,成为农业生产上的一大挑战。因此,解析病原菌致病机制和开发针对这些过程的新化学药剂成为重要的解决方案之一。

植物的活性氧迸发是受到病原体侵染后的一种快速的防御反应,可导致超敏反应和局部细胞死亡,阻止病原体的定殖。为应对植物的这一免疫反应,病原菌逐渐进化出了ROS的清除机制。鉴于ROS清除在病原菌侵染中的重要作用,该机制可作为植物病害防治的靶标,但目前该方面的开发应用尚无报道。梁文星教授团队以灰葡萄孢为对象进行研究,该病原菌可侵染1000多种植物,所造成的灰霉病是农业生产中的重大病害之一。该研究发现灰葡萄孢在侵染早期分泌细胞色素C氧化物酶(BcCcp1)以清除植物产生的H2O2,利于病原体入侵。而进一步实验表明,BcCcp1的外泌受泛素分选蛋白BcTol1调节。BcTol1是一个乙酰化蛋白,其转录、翻译及乙酰化水平在病原菌侵染早期受到严密调控。BcTol1和BcCcp1在侵染早期的互作促进BcCcp1的外泌,使得病原菌顺利侵染。

在明确BcTol1调控灰葡萄孢ROS清除机制的基础上,团队研究了该蛋白在多种病原菌中的保守结构,筛选到两个小分子化合物。进一步实验表明这两种化合物对包括灰葡萄孢在内的多种病原真菌具有良好的防治效果,具有广谱杀菌剂的应用潜力。该论文不仅揭示了真菌中活性氧清除的保守机制,而且以此为基础开发了一类可用于植物真菌病害防控的潜在的杀菌剂。

以BcTol1为靶标的药物阻断BcCcp1外泌以及H2O2清除,抑制灰葡萄孢侵染

该研究得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省外专双百计划及山东省泰山学者等项目的资助。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.07.022

单位审核人:韩强 编辑:曲天泽    阅读:0
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