大豆（Glycine max）是重要的糧油作物，在全球糧食生產(chǎn)中發(fā)揮著舉足輕重的地位。我國(guó)是全球最大的大豆消費(fèi)國(guó)，年需求量超過(guò)1.1億噸，然而我國(guó)年產(chǎn)量?jī)H2 000萬(wàn)噸，供需矛盾日益突出。大豆疫霉（Phytophthora sojae）侵染引起的大豆根腐病是全世界大豆生產(chǎn)中的毀滅性病害之一，在2023年被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列入《一類(lèi)農(nóng)作物病蟲(chóng)害名錄》。藥劑防治是控制疫霉菌引起的作物病害的重要策略之一，但能夠有效防治大豆根腐病的殺菌劑不多，且具有殺菌劑研發(fā)價(jià)值的分子靶標(biāo)屈指可數(shù)。因此，原創(chuàng)性分子靶標(biāo)挖掘與綠色農(nóng)藥分子設(shè)計(jì)迫在眉睫。
大豆疫霉的游動(dòng)孢子對(duì)大豆根系分泌物中異黃酮的趨化性是其成功找到寄主并啟動(dòng)侵染的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)竇道龍課題組破解了大豆疫霉膜受體激酶感知寄主異黃酮的機(jī)制，并靶向異黃酮受體從植物天然產(chǎn)物中挖掘到趨化性干擾劑。相關(guān)成果以“Blocking the isoflavone chemoreceptor in?Phytophthora sojae?to prevent disease”為題發(fā)表于Science Advances期刊。
該研究通過(guò)分析大豆疫霉LRR-RLK敲除突變體對(duì)大豆異黃酮genistein的趨化性，并結(jié)合生化證據(jù)，明確了IRK1（Isoflavone-insensitive?Receptor?Kinase 1）和IRK2分別是genistein的受體和共受體。共受體IRK2增強(qiáng)IRK1對(duì)genistein的結(jié)合能力，并通過(guò)磷酸化G蛋白α亞基實(shí)現(xiàn)趨化性信號(hào)的傳遞。最后靶向IRK1通過(guò)虛擬篩選找到一種香豆素類(lèi)化合物，其能抑制IRK1結(jié)合genistein并有效干擾游動(dòng)孢子對(duì)genistein的趨化性，對(duì)大豆疫霉引起的根腐病具有良好的預(yù)防效果。此外，該化合物還可以增強(qiáng)根瘤菌固氮酶的活性。
大豆疫霉異黃酮趨化性的作用機(jī)制及靶向干擾機(jī)制?? ? 病原菌趨化性是識(shí)別寄主啟動(dòng)早期侵染的關(guān)鍵過(guò)程。該研究以大豆疫霉的異黃酮趨化性為例，明確了病原菌趨化性受體作為原創(chuàng)性分子靶標(biāo)的潛力，靶向趨化性受體從天然產(chǎn)物中挖掘“迷向劑”為綠色農(nóng)藥分子設(shè)計(jì)提供重要思路。
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)竇道龍教授和尹志遠(yuǎn)副研究員為論文共同通訊作者，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生嵇佩云和鐘山青年研究員包亞洲（現(xiàn)于南京曉莊學(xué)院工作）為論文并列第一作者。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院沈丹宇副教授和生命科學(xué)學(xué)院鐘增濤教授也參與了該研究。虛擬篩選由合肥科晶生物完成。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金、國(guó)家中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金和國(guó)家中藥材產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目的資助。?
文章鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt0925??
植物科學(xué)最前沿，專(zhuān)注于植物科學(xué)前沿進(jìn)展、資訊、招聘信息的發(fā)布及方法軟件共享等。投稿及招聘請(qǐng)后臺(tái)回復(fù)“投稿”，均為無(wú)償；商務(wù)合作請(qǐng)聯(lián)系微信ID：zwkxqy?；