刘 超,孙天杰,刘 娜,陈 琰,王冬梅

(华北作物改良与调控国家重点实验室,河北省植物生理与分子病理学重点实验室,河北农业大学 生命科学学院,河北 保定 071001)

小麦叶锈菌(Pucciniatriticina)是一种专化性极强的活体营养型真菌,具有菌种变异快、分布范围广、毒性强等特点,其流行年份极易造成小麦(Triticumaestivum)大幅度减产,对我国的粮食安全构成潜在威胁[1]。因此,深入研究小麦抵御叶锈菌侵染的分子机制,挖掘广谱的抗叶锈基因,可为培育抗叶锈小麦新品种提供分子水平的借鉴,对于提升小麦抗叶锈能力具有重要意义。

植物在抵御病原菌侵染的过程中,进化出了一系列高效的防御机制,例如过敏性反应(Hypersensitive response,HR)[2]、活性氧(Reactive oxygen species,ROS)爆发[3]、病程相关蛋白(Pathogenesis-related proteins,PRs)[4]的表达等。大量研究表明,病程相关蛋白在植物抵御病原菌侵染时发挥着重要作用。Jain等[5]根据PRs的序列相似性和功能聚类划分了17个PRs家族。

类甜蛋白(Thaumatin-like proteins,TLPs)属于病程相关蛋白5(PR5)[6],因与非洲水果竹芋中的甜味蛋白索马甜(Thaumatin)的结构域相似而被命名。研究发现,TLPs蛋白可限制真菌菌丝发育,破坏真菌细胞壁,在寄主植物抵御病原真菌侵染时发挥着重要作用。Saeidi等[7]通过体外抗真菌活性试验发现,蒺藜苜蓿中的类甜蛋白MtTLP-1、2、3、4和5可显著抑制链格孢菌的孢子萌发,也可导致镰刀菌、禾谷镰孢菌和疫霉菌的菌丝发育畸形。Jiao等[8]借助扫描电子显微镜观察发现,纯化后的香蕉类甜蛋白BanTLP在体外可破坏青霉菌的细胞壁,导致青霉菌细胞渗透压发生变化,进而加速病原菌的死亡。……