测定植物抗逆性，原创解读PJ-小麦颖枯病效应因子ToxA与TaNHL10互作诱导Tsn1介导的细胞死亡

测定植物抗逆性，原创解读PJ-小麦颖枯病效应因子ToxA与TaNHL10互作诱导Tsn1介导的细胞死亡图4 ToxA突变体不能与TaNHL10互作诱导Tsn1介导的细胞坏死反应之后在拟南芥和烟草中共表达了ToxA(含或不含信号肽)、TaNHL10和Tsn1(不含任何标签)以及这三种蛋白的不同组合，但是没有发生细胞死亡，这表明在拟南芥和烟草中可能缺乏Tsn1介导的细胞死亡所需的下游成分。为了确定ToxA和TaNHL10相互作用的生物学相关性，作者们获得了与TaNHL10非相互作用的ToxA突变体ToxAN109D，分析ToxAN109D对表型的影响发现其不能诱导Tsn1小麦介导的细胞死亡（图4），表明Tsn1介导的细胞死亡需要ToxA与TaNHL10的相互作用。TaNHL10蛋白序列包括一个预测的跨膜结构域(21-43aa)和一个晚期胚胎发生丰富结构域2(LEA2)(85-174 aa)(图2a)。Y2H和Co-IP实验表明ToxA与TaNHL10的部分序列互作(TaNHL1094-210)

小麦颖枯病（Septoria nodorum blotch，SNB）是由Parastagonospora nodorum病原菌引起的小麦死体营养型真菌病害。Parastagonospora nodorum通过分泌一些效应因子（effectors）诱导携带显性感病基因的小麦植株产生细胞坏死，从而为自身的生长和繁殖提供营养。

近日，The Plant Journal杂志在线了题为“The necrotrophic effector ToxA from Parastagonospora nodoruminteracts with wheat NHL proteins to facilitate Tsn1-mediated necrosis”的研究论文，该研究发现了死体营养型效应因子ToxA的互作靶标TaNHL10，TaNHL10是一个跨膜蛋白，通过胞外C-端LEA2结构域与ToxA互作促进小麦易感基因Tsn1介导的细胞死亡，为理解死体营养型真菌与寄主植物的互作关系进而发展新的防控策略具有重要价值。

ToxA效应蛋白可以诱导含显性易感基因Tsn1的小麦细胞死亡，该研究首先采用酵母双杂交(Y2H)文库筛选方法从300个克隆中鉴定到三个可能与ToxA相互作用且无自激活的蛋白——病程相关蛋白1 (PR-1)，预测的FAF蛋白、预测的NDR1/HIN1-LIKE(NHL)蛋白（图1a）。其中NHL蛋白被报道与植物免疫有关，在ToxA介导的病害中有潜在的作用，因此将NDR1/HIN1-LIKE(NHL)作为ToxA的候选靶标，并利用植物Co-IP实验对ToxA与TaNHL10蛋白间的相互作用进行了验证（图1b）。

图1 ToxA与TaNHL10间的酵母双杂（Y2H）和免疫共沉淀(Co-IP)

TaNHL10蛋白序列包括一个预测的跨膜结构域(21-43aa)和一个晚期胚胎发生丰富结构域2(LEA2)(85-174 aa)(图2a)。Y2H和Co-IP实验表明ToxA与TaNHL10的部分序列互作(TaNHL10^94-210)(图1)。为了进一步确定ToxA与TaNHL10互作的区域，作者们测验了ToxA与LEA2结构域(TaNHL10^94-174)，以及C端氨基酸序列TaNHL10^175-210，TaNHL10^1-20和TaNHL10^44-210间的相互作用关系 发现只有TaNHL10^94-174与ToxA相互作用(图2b)。通过亚细胞定位实验表明ToxA-TaNHL10间的互作发生在植物细胞膜表面（图3）。

图2 ToxA与TaNHL10的C-端LEA2结构域特异性互作

图3 ToxA与TaNHL10的亚细胞共定位

之后在拟南芥和烟草中共表达了ToxA(含或不含信号肽)、TaNHL10和Tsn1(不含任何标签)以及这三种蛋白的不同组合，但是没有发生细胞死亡，这表明在拟南芥和烟草中可能缺乏Tsn1介导的细胞死亡所需的下游成分。为了确定ToxA和TaNHL10相互作用的生物学相关性，作者们获得了与TaNHL10非相互作用的ToxA突变体ToxAN109D，分析ToxAN109D对表型的影响发现其不能诱导Tsn1小麦介导的细胞死亡（图4），表明Tsn1介导的细胞死亡需要ToxA与TaNHL10的相互作用。

图4 ToxA突变体不能与TaNHL10互作诱导Tsn1介导的细胞坏死反应

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/tpj.15677

原创解读|New Phytologist 三重威胁:小麦颖枯病菌 效应蛋白SnTox267利用三种不同的宿主遗传因子引发病害

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