2018年3月6日,浙江大學(xué)蔬菜所設(shè)施作物生物學(xué)團(tuán)隊(duì)在《Plant Cell》上發(fā)表了題為“A plant phytosulfokine peptide initiates auxin-dependent immunity through cytosolic Ca2+signaling in tomato”的研究論文,揭示了植物新型肽類激素調(diào)控番茄對(duì)灰葡萄孢菌應(yīng)答的防御機(jī)制。研究不僅加深了人們對(duì)新型植物肽類激素生物學(xué)功能及機(jī)制的了解,也為增進(jìn)對(duì)植物防御機(jī)制的認(rèn)識(shí)提供了重要線索。
小肽信號(hào)作為細(xì)胞間互作的重要介質(zhì),其生物學(xué)功能及作用機(jī)制是近年植物科學(xué)研究的熱點(diǎn)和前沿?;请乃兀╬hytosulfokine,PSK)是一種小肽類植物內(nèi)源激素,是其前體肽經(jīng)過磺化、剪切修飾而形成的僅由5個(gè)氨基酸(YIYTQ)組成的磺化五肽。它廣泛存在于植物中,在植物的生長發(fā)育、抗逆和先天免疫等方面具有廣泛調(diào)控作用,但其作用機(jī)制目前還不清楚。
研究團(tuán)隊(duì)鑒定了PSK在番茄中的受體PSKR1和PSKR2——它們屬于富含LRR基序的跨膜受體蛋白激酶(LRR-RLK)。通過等離子共振技術(shù)(SPR)及基因功能驗(yàn)證等多種方法,研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)PSK在激發(fā)植物對(duì)灰葡萄孢菌引起的灰霉病抗性中,主要通過PSKR1受體起作用。研究團(tuán)隊(duì)利用表達(dá)水母蛋白的番茄植株及多種激素信號(hào)缺失突變體,并結(jié)合蛋白互作的研究,提出了植物內(nèi)源PSK作為一種損傷相關(guān)分子模式(damage-associated molecular patterns,DAMP),與其受體PSKR1識(shí)別后通過Ca2+信號(hào)、生長素途徑調(diào)控植物對(duì)灰霉病抗性的分子機(jī)制。
灰葡萄孢菌寄主非常廣泛,由其引起的灰霉病是番茄、草莓和辣椒等作物的重要病害。目前生產(chǎn)上尚缺乏針對(duì)該病害的抗性品種,而依賴化學(xué)殺菌劑來防治。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)PSK肽類激素不僅在植物自身防御灰霉病中具有積極作用,還能調(diào)控植物的生長發(fā)育進(jìn)程,為深入解析該類生物活性物質(zhì)信號(hào)在植物生長發(fā)育與抗性中的作用提供了新思路。