近日，中國農業科學院植物保護研究所作物黃萎病防控創新團隊在國際知名期刊《植物生理學（Plant Physiology）》上在線發表題為“Cytotoxic function of xylanase VdXyn4 in the plant vascular wilt pathogen Verticillium dahliae ”的研究論文，揭示維管束病原大麗輪枝菌通過木聚糖酶破壞植物導管和發揮毒性作用引起寄主黃化萎蔫的為害新機制。
據戴小楓研究員介紹，大麗輪枝菌是典型的土傳維管束病原真菌，從植物根部侵入并在導管中定殖、擴繁和為害，萌發的孢子伴隨植物蒸騰作用擴散至植物整個導管系統，最終危害導致葉片黃化和萎蔫。在植物病理學界，這一為害機制百年來存在兩種爭論不休的學說，一為“毒素”學說—即棉花黃萎病“黃萎”的癥狀是由大麗輪枝菌分泌的毒性蛋白作用所致，一為堵塞學說—即大麗輪枝菌入侵大量繁殖為害后致使植物導管系統破壞塌陷及其引起的堵塞作用所致。這兩種學說一直獨立存在，互相不能說服，成為黃萎病危害機制的一大懸案。
該研究對大麗輪枝菌編碼的木聚糖酶家族進行系統鑒定和分析，發現其中一個木聚糖酶成員VdXyn4參與木聚糖、果膠和纖維素（植物維管束主要組分）降解過程，并具有誘導植物細胞壞死功能。與典型效應子激發免疫反應引起的細胞壞死不同，VdXyn4主要引起植物葉脈、葉柄等維管束細胞壞死，且依賴于木聚糖酶的酶活功能。研究進一步闡明了木聚糖酶VdXyn4的這種獨特毒性作用機制，其依賴于免疫受體BAK1和SOBIR1介導的內吞作用，并定位到植物細胞的葉綠體和細胞核中，并有效避免或延緩進入到水楊酸和茉莉酸介導的防衛反應途徑，最終導致葉柄葉脈等維管束細胞壞死的毒性功能。該研究首次從大麗輪枝菌中鑒定出具有引起維管束組織塌陷同時發揮毒性作用的蛋白，揭示了其誘導維管束細胞壞死的作用機制，為統一長期以來懸而未決的大麗輪枝菌引起黃萎病癥狀的“毒素”和堵塞學說，提供了重要理論依據。
中國農業科學院植物保護研究所博士后王丹為論文第一作者。作物黃萎病研究團隊首席科學家戴小楓研究員、首席助理張丹丹副研究員和美國加州大學戴維斯分校Krishna Subbarao教授為論文的共同通訊作者。該研究得到國家重點研發計劃政府間國際科技創新合作重點專項、國家自然科學基金和中國農業科學院科技創新工程等項目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiab274
日期：2021-06-23
據戴小楓研究員介紹，大麗輪枝菌是典型的土傳維管束病原真菌，從植物根部侵入并在導管中定殖、擴繁和為害，萌發的孢子伴隨植物蒸騰作用擴散至植物整個導管系統，最終危害導致葉片黃化和萎蔫。在植物病理學界，這一為害機制百年來存在兩種爭論不休的學說，一為“毒素”學說—即棉花黃萎病“黃萎”的癥狀是由大麗輪枝菌分泌的毒性蛋白作用所致，一為堵塞學說—即大麗輪枝菌入侵大量繁殖為害后致使植物導管系統破壞塌陷及其引起的堵塞作用所致。這兩種學說一直獨立存在，互相不能說服，成為黃萎病危害機制的一大懸案。
該研究對大麗輪枝菌編碼的木聚糖酶家族進行系統鑒定和分析，發現其中一個木聚糖酶成員VdXyn4參與木聚糖、果膠和纖維素（植物維管束主要組分）降解過程，并具有誘導植物細胞壞死功能。與典型效應子激發免疫反應引起的細胞壞死不同，VdXyn4主要引起植物葉脈、葉柄等維管束細胞壞死，且依賴于木聚糖酶的酶活功能。研究進一步闡明了木聚糖酶VdXyn4的這種獨特毒性作用機制，其依賴于免疫受體BAK1和SOBIR1介導的內吞作用，并定位到植物細胞的葉綠體和細胞核中，并有效避免或延緩進入到水楊酸和茉莉酸介導的防衛反應途徑，最終導致葉柄葉脈等維管束細胞壞死的毒性功能。該研究首次從大麗輪枝菌中鑒定出具有引起維管束組織塌陷同時發揮毒性作用的蛋白，揭示了其誘導維管束細胞壞死的作用機制，為統一長期以來懸而未決的大麗輪枝菌引起黃萎病癥狀的“毒素”和堵塞學說，提供了重要理論依據。
中國農業科學院植物保護研究所博士后王丹為論文第一作者。作物黃萎病研究團隊首席科學家戴小楓研究員、首席助理張丹丹副研究員和美國加州大學戴維斯分校Krishna Subbarao教授為論文的共同通訊作者。該研究得到國家重點研發計劃政府間國際科技創新合作重點專項、國家自然科學基金和中國農業科學院科技創新工程等項目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiab274
日期：2021-06-23
