Nep1蛋白（NLP）存在于多种与植物相关的微生物中，研究认为该蛋白仅对双子叶植物具有细胞溶解活性。然而，分解细胞的NLP由单子叶植物的病原体产生，在单子叶中细胞中的作用需进一步研究。近日，荷兰瓦赫宁根大学大学在国际著名期刊NewPhytologist上在线发表了名为“CytotoxicactivityofNep1-likeproteinsonmonocots”的研究论文。该文证明了NLP对几种单子叶植物具有细胞*性活性，并证实了它们存在于单子叶植物特异性病原体中。植物病原体依赖宿主作为增殖和繁殖所需营养的来源。病原体能够作为生物营养体与宿主相互作用，但在感染后期转变为坏死营养体的半生物营养体，并通过是通过分泌有*分子杀死宿主细胞。这些分子被称为效应物，能够诱导宿主细胞死亡反应。一些坏死效应基因独特地存在于某些病原体中，并具有宿主特异性活性，而其他效应基因广泛分布于多个微生物类群中，并在广泛的宿主中具有活性。其中最广泛的宿主效应物之一是坏死和乙烯诱导肽1（Nep1），该肽最初在致病性尖孢镰刀菌的培养滤液中得到鉴定，并渗入到双子叶植物物种体内导致其坏死和乙烯的产生。但是，NLPs能够在所有双子叶植物物种的叶片侵染时诱导坏死，而在单子叶植物中不能产生同样的效应。近年来，由于NLP植物目标的阐明，NLP的双子叶特异性活性得到了解决，NLP与位于外小叶中的植物质膜成分糖基诺糖醇磷酰神经酰胺（GIPC）相互作用。更具体地说，NLPs与GIPCs的末端己糖残基结合，导致构象变化，从而形成一个与疏水氨基酸残基紧密接触的环。在双子叶植物中，GIPC含有两个末端己糖（A系列），而在单子叶植物中，GIPC含有三个己糖（B系列）。尽管NLP可以与A系列和B系列的GIPC结合，并且在这两种情况下都会发生构象变化，但B系列GIPC的第三个己糖残基被认为是为了在突出的环和质膜之间形成物理距离，从而防止它们之间的相互作用。在拟南芥中，NLP在招募富含亮氨酸的质外体重复蛋白时被显示为寡聚，并且质膜和寡聚NLP环的相互作用被认为导致孔的形成，随后细胞质渗漏，最终导致细胞死亡。在本文中，作者报道了几种单子叶植物上NLPs的细胞*活性，并证明不同的洋葱品种对NLPs具有不同的敏感性，尽管它们具有相似的GIPC比率（系列a:系列b）。此外，做者还鉴定了一个NLP不敏感的QTL，该QTL与之前鉴定的鳞片双歧杆菌抗性QTL共定位，NLP不敏感的分离性状与鞘脂含量相关。
鳞状葡萄孢菌Nep1在单子叶植物中诱导坏死
作者用液相色谱-质谱联用技术分别从对NLP敏感的叶片材料(洋葱、百合、玉米)、不敏感的单子叶植物(小麦、韭菜)和本氏双子叶植物中提取了GIPCs，并测定a系列与b系列GIPCs的比率。发现具有相同GIPCs比率的植物对NLPs具有不同的敏感性。例如，玉米和小麦的GIPCs比率高度相似，但对NLPs具有不同的敏感性。与不敏感的单子叶植物韭菜相比，对NLPs敏感的洋葱和百合具有较高比率的系列a，但与本氏双子叶韭相比，它们的系列a:系列b的比值较低(图1)。
图1:BsNep1和GIPC在侵入植物过程中的响应
BsNep1对单子叶植物的细胞*活性没有特异性
作者认为BsNep1的延长系列2可能能够接管或系列2的功能，并在与单子叶植物GIPC结合时缩短NLP和质膜之间的物理距离，从而对单子叶植物产生细胞*性活性。为了评估BsNep1和PyaNLP之间蛋白质结构的差异是否导致活性的变化，作者将BsNep1的坏死效应与一组单子叶植物物种中具有良好特征的灰双歧杆菌（BcNep1）、寄生疫霉（PpNLP）和PyaNLP的NLP进行了比较。令人惊讶的是，所有被测试的NLP在洋葱中渗透时都会导致坏死（图2）。
图2:鳞状葡萄孢菌Nep1与其他Nep1样蛋白（NLP）的细胞*性活性比较
BsNep1敏感性在种间葱三杂交群体中作为数量性状分离
作者发现BsNep1在CCxRF群体的个基因型的叶片,以及在亲本种a.cepa、a.roylei、a.fistulosum和杂交植株a.royleix.fistulosum的3个重复中，均能够产生渗透反应。对蛋白质的反应用红光成像系统进行了量化比较，发现bsnep1渗透的反应在种群后代之间以及亲本基因型之间存在差异，亲本基因型的细胞死亡强度最大的是a.cepa和a.roylei，而最小的是a.fidulosum(图3)。每个基因型的红光发射平均值用于QTL定位。在6号染色体上发现了一个起源于野生稻的QTL区域。这个区域能够与早期发现的源于白鳞病抗性的QTL区域进行共定位(图3)。
图3:鳞叶灰霉病菌Nep1敏感性和种间葱三杂交群体的QTL定位
原文链接：