本报讯 11月10日，Nature系统刊物（Scientific Reports）在线发表上海交通大学农业与生物学院陈捷教授团队的博士后K.Saravanakumar和博士生范莉莉作为共同第一作者发表的哈茨木霉菌（Trichoderma harzianum）纤维素酶与玉米根系互作系统诱导玉米抗叶斑病（Curvularia lunata）的分子机理。
木霉菌是国际公认的生物防治真菌，以往主要用于生物防治土壤传播的病害。本研究从植物—病原菌-生防木霉菌三方分子互作角度，揭示了哈茨木霉菌在定殖玉米种子或根系过程中，通过锌指转录因子（Thc6）与木霉菌两种纤维酶基因(Thph1,exo-1,4-β-D-–glucanase;Thph2，endo-1,4-β-D-glucanase）启动子区GGCTAA和GGCTAAA结合，调控两纤维素酶基因表达。研究表明，木霉菌分泌的两纤维素酶基因能促进木霉菌玉米根系皮层内定殖，并发现木霉菌能在根皮层细胞内分泌Thph1、Thph2蛋白。分别用野生株、Thc6、两纤维素酶基因敲除子和Thph1、Thph2蛋白处理玉米根部组织，证明纤维素酶是木霉菌系统玉米抗病性的重要激发子（elicitor），能够激发叶片JA/ET信号(Opr7,Pr4,Erf1,Aoc1）上调表达和活性氧的积累。通过HPLC检测到木霉菌处理的玉米根部组织释放出纤维素降解产物纤维二糖，并证明纤维二糖也参与玉米防御相关基因Opr7、Erf1的上调表达和抗病性诱导。定量蛋白质组学分析发现，Thph1基因敲除后，导致玉米叶片防御反应JA/ET通路相关蛋白MYC2、ACO表达下调，活性氧清除相关蛋白POD表达明显下调，进一步说明该基因与诱导抗性正相关。
本文提出了哈茨木霉系统诱导植物抗叶斑病防御反应的作用模式：哈茨木霉菌在锌指转录因子Thc6调控下，在玉米根皮层内分泌两个胞外纤维素水解酶，即MAMPs(微生物相关分子模式)分子，MAPMs与玉米根细胞互作降解其细胞壁纤维素分子，释放纤维二糖，即DAMPs（损伤相关分子模式）等糖类小分子。纤维素酶和纤维二糖与根皮层细胞互作诱导玉米根部防御反应，并通过JA/ET信号长距离转导，从而激发玉米叶片对叶斑病的抗性。
（李雅乾）