禾谷镰刀菌多糖脱乙酰酶修饰几丁质抑制植物免疫

由禾谷镰刀菌引起的小麦赤霉病（FHB）是影响麦类作物最重要病害之一，研究病原菌致病机制及病害发生规律，对开发持久的抗病育种材料具有重要意义。病原真菌侵染植物时，其细胞壁是植物与病原菌斗争的第一个战场。几丁质是真菌细胞壁的主要成分，由β-1,4-糖苷键连接的N-乙酰氨基葡萄糖（GlcNAc）长链聚合物，可形成刚性的微纤维，在维持细胞完整性、离子交换和真菌中的渗透压起重要作用。然而，细胞壁中几丁质被植物几丁质酶水解成几丁质寡糖，植物细胞膜受体识别几丁质寡糖引发植物免疫反应，抑制病原菌的迅速定殖。病原菌如何规避植物免疫系统识别几丁质寡糖的分子机制尚不清晰。

本研究通过对禾谷镰刀菌多糖脱乙酰基酶（PDA）家族的系统表征，鉴定了七个PDA，并研究了它们对几丁质底物的活性。其中，敲除突变体ΔFgpda5减弱了病原菌致病力，FgPDA5的脱乙酰酶结构对于禾谷镰刀菌的致病性至关重要，同时，FgPDA5酶活性丧失后其致病力也显著降低。研究证明FgPDA5会在植物质外体形成同二聚体积累，且对几丁质底物和真菌菌丝表现出高亲和力。酶活实验表明FgPDA5在体外能够去除了壳六糖中的氮乙酰基部分。同时，FgPDA5介导的几丁质低聚物的脱乙酰作用阻止了植物防御反应的激活。综上，FgPDA5是一种多糖脱乙酰酶，通过几丁质低聚物的脱乙酰化作用，增加了寄主几丁质酶识别底物的困难，降低几丁质寡糖的激发子活性，最终削弱寄主应答几丁质诱导的免疫反应。

本研究以“Deacetylation of chitin oligomers byFusarium graminearumpolysaccharide deacetylase suppresses plant immunity”为题发表在Molecular Plant Pathology期刊上，四川农业大学小麦研究所博士研究生胡苏为该文第一作者，硕士生金敏霞和徐扬杰参与了部分研究。魏育明教授和许强教授为共同通信作者。该研究得到国家自然科学基金项目（32102229）和四川省科技厅项目（2022ZDZX0014，2021YJ0298）的资助。

文章链接：https://bsppjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mpp.13387