科学家们发现了番茄防治细菌斑病的新系统

博伊斯汤普森研究所(BTI)和弗吉尼亚理工大学的研究人员发现了植物与致病菌之间持续军备竞赛的新机制，番茄用它来检测细菌斑点病的致病因子。该团队在番茄植物中发现了一种新的受体，称为FLAGELLIN-SENSING 3(FLS3)，可触发针对细菌攻击的防御。FLS3存在于少数植物物种中，包括番茄，马铃薯和胡椒。该研究发表在Nature Plants上。

“这是一个受体的一个有趣的例子，它似乎最近才进化，因为它只在一小组植物中发现，”第一作者Sarah Hind说，他是BTI的Gregory Martin教授实验室的研究员。“这一发现为将FLS3引入其他经济上重要的作物植物提供了可能性，这些植物可能对其他植物中不天然存在的细菌病原体产生抗性。”

FLS3检测到鞭毛的一部分，鞭毛是一种尾状附属物，可帮助细菌在其环境中游动，主要由鞭毛蛋白组成。当细菌侵入植物时，FLS3受体与鞭毛蛋白的一个区域flgII-28结合并触发免疫反应。

FLS3是番茄中发现的第二种鞭毛蛋白传感器。第一种称为FLS2，在大多数陆地植物中发现，通过识别一个名为flg22的鞭毛蛋白区域来检测入侵细菌。由于许多植物具有FLS2受体，因此几种细菌物种在其鞭毛蛋白的flg22部分中获得了突变，并且这些突变改变了鞭毛蛋白形状，使得FLS2不再能够识别它。因此，获得FLS3受体可以作为代表番茄的对策，以检测已经改变flg22的细菌。

Martin和他的同事们与弗吉尼亚理工大学的博士后研究员Christopher Clarke和Boris Vinatzer教授合作，他们之前将flgII-28鉴定为番茄可以检测到的鞭毛蛋白的保守片段。研究人员共同证明FLS2不能识别flgII-28，这表明存在尚未知的FLS3。此外，研究人员与北卡罗来纳州立大学的副教授Dilip Panthee合作，筛选了传家宝番茄品种，发现包括黄梨在内的一些品种对flgII-28没有反应，这表明番茄必须缺少FLS3。

“发现一些传家宝西红柿，如黄梨，对flgII-28没有反应是使用遗传学方法鉴定FLS3的关键，”资深作者马丁说，BTI的Boyce Schulze Downey教授和康奈尔大学的教授综合植物科学学院。

在目前的论文中，Hind使用黄梨西红柿和番茄的野生近缘种Solanum pimpinellifolium来鉴定FLS3基因，并展示它如何起到减少细菌生长的作用。但为了证实FLS3是flgII-28的受体，她需要证明这两种分子可以在物理上相互作用。Martin和BTI实验室的研究人员Frank Schroeder副教授开发了尖端的生物化学技术，以确定FLS3和flgII-28之间的稳定复合物，从而验证FLS3为flgII-28受体。

“证明生物分子的直接相互作用仍然是一个巨大的挑战，我们的工作将有助于开发探索受体 - 配体相互作用的更好方法，”共同作者，康奈尔大学化学与化学生物学教授施罗德说。

该研究表明植物免疫系统在对抗传染性细菌的持续军备竞赛中具有多样性。“植物总是想出新的方法来打败病原体，”Hind说。“我们正试图了解他们是如何做到的，然后利用这些知识开发出更多抗病植物。”