裴炎教授团队发现植物抗病新机制

　　近期，西南大学生物技术中心裴炎教授团队在Nature子刊Nature communications 在线发表了题为“Arabidopsis P4 ATPase-mediated cell detoxification confers resistance to Fusarium graminearum and Verticillium dahliae”的研究论文，首次报道了植物P4-ATPase介导的囊泡运输途径通过解毒病原真菌分泌的毒素，从而提高植物抗病性的新机制。

 

　　植物病原菌给世界范围内的农林产业造成严重的经济损失。包括镰刀菌与黄萎病菌在内的不少植物病原菌在侵染寄主的过程中会分泌多种真菌毒素。这些真菌毒素不仅引起植物萎蔫甚至死亡，还会进入食物链，给人畜健康造成严重危害。由于这类病害的致病机理复杂、寄主往往缺乏抗病的种质资源，通过常规育种手段提高作物对此类病害抗性的难度大、周期长。而粮食和饲料中的真菌毒素污染，已成为全球性的食品安全问题。

 

　　P4-ATPases是仅发现于真核生物中的磷脂翻转酶。它通过ATP的驱动将特定的磷脂从细胞外层膜翻转到内层膜，在细胞双层膜间磷脂的非对称排列及囊泡的形成与运输中发挥重要功能。但迄今为止，人们对P4-ATPases在真菌毒素细胞解毒中的功能知之甚少。该研究以禾谷镰刀菌毒素DON（呕吐毒素）与黄萎病菌毒素CIA为筛选剂，在拟南芥中鉴定出两个参与真菌毒素细胞解毒的P4-ATPase基因：AtALA1和AtALA7。研究结果表明，AtALA1和AtALA7介导的囊泡运输，能分别将这两种毒素包裹在囊泡中，转运至液泡隔离和降解，从而实现细胞解毒。超量表达AtALA1与AtALA7显著提高了转基因植株对禾谷镰刀菌与黄萎病菌的抗性。重要的是，AtALA1转基因玉米和拟南芥种子中的呕吐毒素含量大幅度降低。该研究丰富了我们对P4-ATPases功能的认识，利用这种囊泡运输相关的细胞解毒策略，可以跨物种实现对不同病原菌小种的广谱抗性，对提高植物对毒素相关病害的抗性有显著效果；同时为降低真菌毒素对食品安全的危害开辟了新途径，具有重要的应用前景。

 

　　西南大学为该论文的唯一完成单位，西南大学生物技术中心2015级博士生王凡龙为论文第一作者，裴炎教授为本文通讯作者。该研究得到了国家科技部重点研发计划、国家转基因生物新品种培育重大专项、重庆市基础与前沿探索（重点）项目及重庆市研究生科研创新项目的资助。

 

　　原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-26727-5