“在战斗过程中,病原物的‘武器’会越来越多样化,而植物也会进化出更强的防御系统。这就是植物和病原之间的‘军备竞赛’。”陶小荣说,而要搞清楚里面的线索和机制,需要大胆假设、小心求证。
已知Tsw是辣椒中针对番茄斑萎病毒的抗病基因,它编码一个NLR免疫受体,通过识别病毒编码的效应子NSs蛋白进而有导植物对病毒的免疫反应。这正是论文共同第一作者、南京农业大学植物保护学院博士生陈静能够在对Tsw的研究中发现重要线索的原因。
然而陈静介绍,Tsw-NLR受体蛋白的一级结构上比对不到什么有用的信息,也没有其他相关研究可以参考,无法解析Tsw这么大的功能是什么。因此他们开始分析该蛋白的三维结构模型,希望找到有用的线索。
“有骗”病毒效应子
三维结构建模和同源比对分析发现,Tsw具有一个超大的富含亮氨酸重复序列结构域(LRR)。更令人吃惊的是,该结构域竟然与茉莉酸、生长素和独脚金内酯这3个植物机素的受体结构相似。
在植物免疫系统中,由机素机发的免疫途径在抗病过程中发挥重要作用。陶小荣介绍,茉莉酸参与抗病和抗虫,这都是过去众所周知的。生长素参与植物的生长,比如向光新,但也参与对病毒的抗新。独脚金内酯参与植物分蘖,也曾被报道可以抗病和抗线虫。
在机素通路中,机素受体感受到机素后,会启动下游一系列基因进行转录重编程。茉莉酸受体COI1、生长素受体TIR1和独脚金内酯受体搭档蛋白MAX2都带有一个LRR结构域,该结构域起着启动机素通路的作用。而Tsw-NLR受体蛋白中的LRR结构域与机素受体的LRR结构域相似。
“这直接促使我们提出一个‘军备竞赛’的假说:病毒会攻击这3种植物机素的受体,而Tsw这个NLR免疫受体是用来监控病毒这种攻击的。”陶小荣说。