子科生物報道：一個生物學家團隊已經(jīng)確認，致病真菌大麗花黃萎病，負責許多作物的枯萎病，分泌一種“效應”分子，以目標植物的微生物群系促進感染。的研究團隊是由亞歷山大?馮?洪堡大學的博士教授巴特Thomma科隆(UoC大學)框架內(nèi)的集群植物科學卓越(CEPLAS)與邁克爾Seidl博士的團隊合作理論生物學和生物信息學的荷蘭烏得勒支大學的群體。這項研究“一種古老的抗菌蛋白被一種真菌植物病原體用于操縱植物真菌群落”發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上。

科學家們?nèi)找嬲J識到，一個有機體的微生物群——生活在其內(nèi)部和表面的細菌和其他微生物的總和——是其健康的一個重要組成部分。對人類和其他動物來說，寄居在腸道和皮膚上的特殊微生物有有益的影響。植物也是如此。此外，已經(jīng)確定植物可以從其環(huán)境中“吸收”有益微生物，例如從根周圍的土壤中吸收有益微生物，以幫助它們抵御疾病。

在UoC，與該研究的主要作者尼克·斯奈爾德斯博士一起，托馬博士假設，如果植物可以做到這一點，也許一些病原體已經(jīng)“學會”干擾植物的“求救信號”，擾亂植物的微生物群，以促進入侵。因此，這些病原體除了直接抑制植物宿主的免疫反應外，還可以通過影響植物健康的微生物群間接抑制免疫。

大麗花黃萎病是許多植物的知名病原體，包括溫室作物如西紅柿和萵苣，但也包括橄欖樹、觀賞樹木和花卉、棉花、土豆等。目前的研究表明，真菌通過分泌抗菌蛋白VdAMP3作為效應因子控制植物的微生物群。

通常，效應分子針對宿主免疫系統(tǒng)的組成部分，導致免疫抑制。作者現(xiàn)在已經(jīng)表明，這些目標延伸到宿主微生物群的居民:在寄主定植過程中，VdAMP3分子抑制植物微生物群落中的有益生物，導致微生物群落干擾或“失調(diào)”，從而使真菌完成其生命周期，產(chǎn)生可以傳播并開始新的感染的子代。

“從進化的角度來看，他們分泌的分子非常古老。同源基因也存在于對植物沒有致病性的生物體中。”“看起來，在疾病在宿主身上發(fā)展的過程中，黃萎病菌‘利用’了這種分子。有趣的是，這種分子并不像廣譜抗生素那樣針對任何微生物，而是針對那些有能力阻止黃萎病的“競爭對手”真菌?！?/p>

最初，研究人員想弄清楚黃萎病菌的武庫中是否有具有抗菌活性的“效應”。然后在實驗室中測試了不同的候選者抑制測試微生物生長的能力。VdAMP3就是其中一個潛在的候選對象。隨后的實驗表明，如果沒有“效應物”，其他真菌——拮抗劑——可以茁壯成長并抑制黃萎病菌繁殖結(jié)構(gòu)的形成。VdAMP3主要在疾病發(fā)展的后期活躍，這時黃萎病菌需要產(chǎn)生這些新的生殖結(jié)構(gòu)來開始感染新宿主。然而，這并不是科學家們發(fā)現(xiàn)的第一個這樣的分子:一年前，他們發(fā)現(xiàn)了一種分子，它對競爭真菌(如VdAMP3)不起作用，但對細菌競爭對手起作用。

“總之，這些發(fā)現(xiàn)表明，在疾病過程的不同階段，病原體使用不同的分子來操縱宿主的健康微生物群，從而導致疾病。”這表明，如果我們想要了解疾病，就必須超越病原體和宿主之間的“二元相互作用”?！跋喾?，我們必須把宿主的整個微生物群也考慮在內(nèi)，把宿主看作一個‘全生物’——由宿主和所有生活在其上的生物組成的生態(tài)單元，”托馬補充道。

從長遠來看，更好地理解這些機制將有助于開發(fā)更有彈性的植物和更好的作物保護策略。面對日益增長的世界人口，有限的農(nóng)田，以及減少環(huán)境影響和污染的需要，植物科學家的主要目標之一是增加田間作物的產(chǎn)量，同時盡量減少我們對環(huán)境的生態(tài)足跡。Snelders說:“更多地了解這些幫助致病真菌感染作物的效應分子可能會帶來新的方法來抵御它們?！?/p>

在未來的研究中，作者的目標是從黃萎病和其他具有其他感染策略的病原體中找到具有選擇性抗菌活性的進一步效應蛋白。Snelders總結(jié)道:“解開這些分子是如何工作的，以及它們?nèi)绾卧谝种埔环N微生物的同時不影響另一種微生物，對于發(fā)現(xiàn)針對微生物的新機制很重要，這甚至可能最終導致新的抗生素的開發(fā)。”