近期，西南大學生物技術中心裴炎教授團隊在Nature子刊Nature communications 在線發表了題為“Arabidopsis P4 ATPase-mediated cell detoxification confers resistance to Fusarium graminearum and Verticillium dahliae”的研究論文，首次報道了植物P4-ATPase介導的囊泡運輸途徑通過解毒病原真菌分泌的毒素，從而提高植物抗病性的新機制。
植物病原菌給世界范圍內的農林產業造成嚴重的經濟損失。包括鐮刀菌與黃萎病菌在內的不少植物病原菌在侵染寄主的過程中會分泌多種真菌毒素。這些真菌毒素不僅引起植物萎蔫甚至死亡，還會進入食物鏈，給人畜健康造成嚴重危害。由于這類病害的致病機理復雜、寄主往往缺乏抗病的種質資源，通過常規育種手段提高作物對此類病害抗性的難度大、周期長。而糧食和飼料中的真菌毒素污染，已成為全球性的食品安全問題。
P4-ATPases是僅發現于真核生物中的磷脂翻轉酶。它通過ATP的驅動將特定的磷脂從細胞外層膜翻轉到內層膜，在細胞雙層膜間磷脂的非對稱排列及囊泡的形成與運輸中發揮重要功能。但迄今為止，人們對P4-ATPases在真菌毒素細胞解毒中的功能知之甚少。該研究以禾谷鐮刀菌毒素DON（嘔吐毒素）與黃萎病菌毒素CIA為篩選劑，在擬南芥中鑒定出兩個參與真菌毒素細胞解毒的P4-ATPase基因：AtALA1和AtALA7。研究結果表明，AtALA1和AtALA7介導的囊泡運輸，能分別將這兩種毒素包裹在囊泡中，轉運至液泡隔離和降解，從而實現細胞解毒。超量表達AtALA1與AtALA7顯著提高了轉基因植株對禾谷鐮刀菌與黃萎病菌的抗性。重要的是，AtALA1轉基因玉米和擬南芥種子中的嘔吐毒素含量大幅度降低。該研究豐富了我們對P4-ATPases功能的認識，利用這種囊泡運輸相關的細胞解毒策略，可以跨物種實現對不同病原菌小種的廣譜抗性，對提高植物對毒素相關病害的抗性有顯著效果；同時為降低真菌毒素對食品安全的危害開辟了新途徑，具有重要的應用前景。
西南大學為該論文的唯一完成單位，西南大學生物技術中心2015級博士生王凡龍為論文第一作者，裴炎教授為本文通訊作者。該研究得到了國家科技部重點研發計劃、國家轉基因生物新品種培育重大專項、重慶市基礎與前沿探索（重點）項目及重慶市研究生科研創新項目的資助。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-26727-5
日期：2021-11-10
植物病原菌給世界范圍內的農林產業造成嚴重的經濟損失。包括鐮刀菌與黃萎病菌在內的不少植物病原菌在侵染寄主的過程中會分泌多種真菌毒素。這些真菌毒素不僅引起植物萎蔫甚至死亡，還會進入食物鏈，給人畜健康造成嚴重危害。由于這類病害的致病機理復雜、寄主往往缺乏抗病的種質資源，通過常規育種手段提高作物對此類病害抗性的難度大、周期長。而糧食和飼料中的真菌毒素污染，已成為全球性的食品安全問題。
P4-ATPases是僅發現于真核生物中的磷脂翻轉酶。它通過ATP的驅動將特定的磷脂從細胞外層膜翻轉到內層膜，在細胞雙層膜間磷脂的非對稱排列及囊泡的形成與運輸中發揮重要功能。但迄今為止，人們對P4-ATPases在真菌毒素細胞解毒中的功能知之甚少。該研究以禾谷鐮刀菌毒素DON（嘔吐毒素）與黃萎病菌毒素CIA為篩選劑，在擬南芥中鑒定出兩個參與真菌毒素細胞解毒的P4-ATPase基因：AtALA1和AtALA7。研究結果表明，AtALA1和AtALA7介導的囊泡運輸，能分別將這兩種毒素包裹在囊泡中，轉運至液泡隔離和降解，從而實現細胞解毒。超量表達AtALA1與AtALA7顯著提高了轉基因植株對禾谷鐮刀菌與黃萎病菌的抗性。重要的是，AtALA1轉基因玉米和擬南芥種子中的嘔吐毒素含量大幅度降低。該研究豐富了我們對P4-ATPases功能的認識，利用這種囊泡運輸相關的細胞解毒策略，可以跨物種實現對不同病原菌小種的廣譜抗性，對提高植物對毒素相關病害的抗性有顯著效果；同時為降低真菌毒素對食品安全的危害開辟了新途徑，具有重要的應用前景。
西南大學為該論文的唯一完成單位，西南大學生物技術中心2015級博士生王凡龍為論文第一作者，裴炎教授為本文通訊作者。該研究得到了國家科技部重點研發計劃、國家轉基因生物新品種培育重大專項、重慶市基礎與前沿探索（重點）項目及重慶市研究生科研創新項目的資助。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-26727-5
日期：2021-11-10
