由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformisf. sp. tritici，Pst) 引起的小麦条锈病是我国小麦生产中最具威胁的病害之一。作为一种活体营养型寄生真菌，条锈菌通过吸器分泌多种效应子来调节寄主免疫。鉴定条锈菌重要效应子，有助于深入解析病原菌致病机理，并为创制新的持久抗条锈病材料提供理论依据。
近日，西北农林科技大学植物免疫研究团队在Plant Physiology期刊在线发表了题为“The wheat stripe rust effector PstEXLX1 inhibits formate dehydrogenase activity to suppress immunity in wheat”的研究论文。该研究揭示了一个条锈菌保守效应子PstEXLX1通过靶向小麦NAD+依赖的甲酸脱氢酶蛋白，抑制其酶活介导的防卫反应，进而调控植物免疫的分子机理。
研究人员借助农杆菌介导的瞬时表达技术，从30个候选条锈菌分泌蛋白中筛选到一个在本氏烟(Nicotiana benthamiana) 中既能抑制BAX引起的细胞死亡，又能促进寄生疫霉(Phytophthora parasitica) 侵染的效应子PstEXLX1。进一步研究发现PstEXLX1在条锈菌侵染早期显著上调表达；稳定沉默PstEXLX1的小麦叶片，条锈菌产孢量明显减少；而过表达PstEXLX1的小麦植株则促进了条锈菌的定殖，表现出抑制几丁质引起PTI的毒性功能。表明该效应子在条锈菌与小麦互作过程中发挥了致病作用。
通过酵母双杂交文库筛选，捕获到一个能与PstEXLX1相互作用的小麦NAD+依赖的甲酸脱氢酶蛋白TaFDH1。过表达TaFDH1的小麦植株显著提高了对条锈菌的抗性，具有更高水平甲酸脱氢酶活性，且该酶活是激活植物下游防卫基因表达所必需的。有趣的是，细胞学结果显示：区别于已报到的拟南芥和辣椒FDH1的线粒体定位，与之高度相似的小麦TaFDH1及多个同源蛋白均分布在植物细胞质中，暗示了小麦等禾本科作物可能不同于模式植物的甲酸脱氢酶催化场所。
进一步研究表明，作为一个编码扩张蛋白样结构域(Expansin-like domain) 的效应子，PstEXLX1不仅通过该结构域作用于TaFDH1，抑制其脱氢酶活性。还能依赖该部分发生自二聚化，进而增强效应子在植物体内的稳定性。该研究不仅为理解条锈菌保守效应子的致病机制提供了新的视角，还探讨了NAD+及甲酸代谢途径对小麦免疫的贡献，为作物锈病的绿色持久防控提供了理论依据。
西北农林科技大学植物保护学院郭军教授，郭嘉副教授以及康振生教授为该论文的通讯作者，博士研究生陆靖伟与硕士研究生孙可欣为论文的共同第一作者，硕士研究生杨文心，牟颖和张蕊杰参与了该项工作。德国霍恩海姆大学Ralf Voegele教授为论文写作提供了重要指导，作物抗逆与高效生产全国重点实验室实验平台为文章完成提供了技术支持。本研究得到了国家重点研发计划(2021YFD1401003) 、生物育种-国家科技重大专项(2023ZD04025) 、国家自然科学基金项目(32172381和32102175) 、陕西省创新能力支撑计划项目(2023-CX-TD-56)以及教育部111计划(BP0719026) 项目的资助。
（转自：小麦研究联盟）
由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformisf. sp. tritici，Pst) 引起的小麦条锈病是我国小麦生产中最具威胁的病害之一。作为一种活体营养型寄生真菌，条锈菌通过吸器分泌多种效应子来调节寄主免疫。鉴定条锈菌重要效应子，有助于深入解析病原菌致病机理，并为创制新的持久抗条锈病材料提供理论依据。
近日，西北农林科技大学植物免疫研究团队在Plant Physiology期刊在线发表了题为“The wheat stripe rust effector PstEXLX1 inhibits formate dehydrogenase activity to suppress immunity in wheat”的研究论文。该研究揭示了一个条锈菌保守效应子PstEXLX1通过靶向小麦NAD+依赖的甲酸脱氢酶蛋白，抑制其酶活介导的防卫反应，进而调控植物免疫的分子机理。
研究人员借助农杆菌介导的瞬时表达技术，从30个候选条锈菌分泌蛋白中筛选到一个在本氏烟(Nicotiana benthamiana) 中既能抑制BAX引起的细胞死亡，又能促进寄生疫霉(Phytophthora parasitica) 侵染的效应子PstEXLX1。进一步研究发现PstEXLX1在条锈菌侵染早期显著上调表达；稳定沉默PstEXLX1的小麦叶片，条锈菌产孢量明显减少；而过表达PstEXLX1的小麦植株则促进了条锈菌的定殖，表现出抑制几丁质引起PTI的毒性功能。表明该效应子在条锈菌与小麦互作过程中发挥了致病作用。
通过酵母双杂交文库筛选，捕获到一个能与PstEXLX1相互作用的小麦NAD+依赖的甲酸脱氢酶蛋白TaFDH1。过表达TaFDH1的小麦植株显著提高了对条锈菌的抗性，具有更高水平甲酸脱氢酶活性，且该酶活是激活植物下游防卫基因表达所必需的。有趣的是，细胞学结果显示：区别于已报到的拟南芥和辣椒FDH1的线粒体定位，与之高度相似的小麦TaFDH1及多个同源蛋白均分布在植物细胞质中，暗示了小麦等禾本科作物可能不同于模式植物的甲酸脱氢酶催化场所。
进一步研究表明，作为一个编码扩张蛋白样结构域(Expansin-like domain) 的效应子，PstEXLX1不仅通过该结构域作用于TaFDH1，抑制其脱氢酶活性。还能依赖该部分发生自二聚化，进而增强效应子在植物体内的稳定性。该研究不仅为理解条锈菌保守效应子的致病机制提供了新的视角，还探讨了NAD+及甲酸代谢途径对小麦免疫的贡献，为作物锈病的绿色持久防控提供了理论依据。
西北农林科技大学植物保护学院郭军教授，郭嘉副教授以及康振生教授为该论文的通讯作者，博士研究生陆靖伟与硕士研究生孙可欣为论文的共同第一作者，硕士研究生杨文心，牟颖和张蕊杰参与了该项工作。德国霍恩海姆大学Ralf Voegele教授为论文写作提供了重要指导，作物抗逆与高效生产全国重点实验室实验平台为文章完成提供了技术支持。本研究得到了国家重点研发计划(2021YFD1401003) 、生物育种-国家科技重大专项(2023ZD04025) 、国家自然科学基金项目(32172381和32102175) 、陕西省创新能力支撑计划项目(2023-CX-TD-56)以及教育部111计划(BP0719026) 项目的资助。
（转自：小麦研究联盟）
