植物界的“黑客入侵”!科学家破解真菌发病的新招数

最近，西北A&F大学的研究团队在Science Advances发表了重要成果，发现了一种新型的“生化武器”，用于炭疽攻击植物。这种“真菌杀手”可以感染上百种作物，从苹果、西红柿到晚餐水稻和小麦都逃脱不了它的毒手。

这项研究不仅解释了炭疽为什么能让整个果园一无所获，更重要的是，它为新型抗病作物的研发找到了突破口。未来，这种“真菌特工”无法识别的超级作物有望通过基因编辑技术培育出来，让农民不再为炭疽病头疼。

炭疽菌是植物病源(Colletotrichum spp.)主人范围广，可感染100多种植物，如大米、小麦、玉米、芒果、西红柿、瓜类、十字花科蔬菜和树木，造成多种植物毁灭性疾病。严重的年份，苹果炭疽会造成毁灭性伤害。因此，炭疽菌被列为植物十大病源之一。

这项研究表明果生炭疽菌(C. fructicola)进化出一种独特的发病策略：其分泌效应蛋白CfEC92能对宿主代谢分子ATP进行特殊劫持，形成功能CfEC92-ATP复合体。圆二色谱和傅里叶红外光谱仪的分析表明，CfEC92-ATP复合体可以改变MdNDPK2的蛋白结构，分子对接、分子动力学和等温滴定量热法分析证实复合体可以增强MdNDPK2对ATP的亲和力，显著提高其自磷酸和激酶活性，然后通过MdNDPK2- MdMPK3模块级联磷酸化促进水杨酸降解抑制植物免疫。一般来说，它是真菌效应因素“劫持”寄主的ATP，与功能复合体一起，改变植物保护系统的关键蛋白质结构，就像一个通用的开关，直接关闭了植物的免疫预警系统。

除了与NDPK2直接相互作用外，CfEC92还通过与“能量货币”ATP的融合，影响了寄主体内大量免疫相关蛋白质的磷酸化方法。根据系统发展分析和功能验证，结合ATP基序Cx11NC在炭疽菌中的高度传统，说明CfEC92是炭疽菌的传统效应蛋白。

作为一种“看门酶”，核苷二磷酸激酶NDPK2具有维持细胞NDP和NTP代谢平衡、影响植物生长发育等功能，在植物对生物胁迫和非生物胁迫的反应中发挥着重要作用。这项研究表明，NDPK2是苹果抗果炭疽菌和本氏烟抗疫霉菌的抗病基因，它证明了MdNDPK2自磷酸化的关键点His201是决定抗性的关键点。