最近一项研究对桃金娘锈病的分子基础进行了探讨,揭示了病原体如何侵入寄主植物以及寄主植物如何作出反应。这一见解将为设计有用的工具提供参考,以防止未来的入侵并保障植物健康。
格兰特·史密斯博士对导致桃金娘锈病的真菌病原菌Austropuccinia psidii 有着强烈的好奇心。
“锈病菌的寄主范围通常很窄,”植物与食品研究机构的植物病理学家格兰特说,“但这种锈病菌是个例外,它会侵袭范围广泛的桃金娘寄主。”
格兰特决心了解这种病原体是如何做到的。在“超越桃金娘锈病”研究项目(由 Manaaki Whenua-Landcare Research 主办)的支持下,格兰特和来自新西兰和澳大利亚各地的合作者团队一直在使用分子方法来了解感染是如何发生的。他们的研究结果发表在《植物病理学》上。
假设病原体是银行劫匪,宿主是银行。病原体的目标是闯入宿主体内并获取其资源,以便繁殖和传播。宿主的目标是及早认识到自己受到攻击并启动其安全系统。宿主和病原体各自的基因使它们能够各自激活攻击或防御反应,这一过程称为基因表达。
格兰特说:“我们想知道病原体在感染过程中表达了哪些基因,以及植物在感染后表达了哪些基因。”
通过观察病原体和暴露于病原体后 24 和 48 小时具有不同易感程度的麦卢卡植物中的基因表达,研究小组了解到一些有趣的事情。
从植物的角度来看,抗病植物的基因表达在暴露于病原体后不会发生太大变化,而易感植物的基因表达则发生巨大变化。
格兰特说:“抗病植物没有做出反应,因为它们不需要,它们天生就具有抗病能力。易感植物会启动许多基因,但它们最终缺乏抵抗感染所需的基因。”
从病原体的角度来看,无论病原体附着在抗性植物还是易感植物上,在最初 24 小时内都会表达一组狭窄的基因。
格兰特说:“看起来病原体正在执行一种预先设定的基因表达策略。无论银行的保险箱是什么品牌或型号,它都会释放出炸药。”
感染植物 48 小时后,基因表达确实会发生变化,因为病原体开始获取植物细胞的资源,以便生长和繁殖。但正是在 24 小时内表达的这一小套基因可能对抗击桃金娘锈病最有帮助。
格兰特说:“我们需要尽早发现病原体。这些基因将成为 RNA 干扰或其他技术的重要靶点。”
回到银行抢劫的比喻,格兰特补充道,“如果我们拿走病原体的炸药,它可能根本无法闯入植物细胞,从而阻止感染过程。”