美国女教授撤稿后重获突破性进展

因为采用了贴错标签的细菌菌株，加州大学戴维斯分校植物遗传学家Pamela Ronald在2013年撤回了其研究小组发表的两项研究论文。最近，她带领的研究小组在重新开展研究之后，获得了突破性进展，他们发现一个细菌信号，当其被水稻识别时，能够使植物抵抗毁灭性的疫病。

　　

生物通报道：最近，由美国能源部（DOE）联合生物能源研究所（JBEI）和加州大学戴维斯分校（UC Davis）带领的一个研究小组发现，一个细菌信号，当它被水稻识别时，能够使植物抵抗毁灭性的疫病。

研究小组发现，一种称为“RaxX”的酪氨酸硫酸化细菌蛋白，可激活水稻的免疫受体蛋白（称为“XA21”）。这种激活可触发对抗黄单胞菌的免疫反应，黄单胞菌是一种病原体，可引起白叶枯病（Xoo）——一种严重的水稻作物疾病。

带领这项研究的是JBEI和UC Davis的植物遗传学家Pamela Ronald，她指出：“我们的研究结果显示，RaxX——以前未描述的一个小的细菌蛋白，对于XA21介导的白叶枯病免疫力是必需的。XA21基因可以检测RaxX，并迅速调动其防御，对Xoo产生一个有效的免疫应答。不携带XA21基因免疫受体或其他相关免疫受体的水稻，几乎不能抵抗细菌性疫病。”

相关研究结果发表在最近的《Science Advances》。Ronald教授和JBEI草遗传学家Benjamin Schwessinger是本文的共同通讯作者。

水稻是世界一半人口的主要粮食，并且是多年生草本植物（如芒草和柳枝稷，是清洁、绿色、可再生纤维素生物能源的候选者）的一种模型植物。正如细菌性疫病对水稻作物造成了重大威胁一样，能源型植物的细菌感染，也可能会对未来的高级生物燃料生产，提出了重大问题。然而，细菌感染这种草的机制，我们还知之甚少。

Schwessinger说：“草型生物燃料作物的病原菌——会减少燃料的生产量，可能会使用类似于Xoo的感染机制。在确定了XA21的激活因子后，我们将能够更为详细地研究水稻免疫系统。因为水稻是草型生物燃料原料的模式植物，这些结果可能有助于将来培育更多的抗病草型生物燃料作物。”

大多数植物和许多动物，如果携带专门的免疫受体，可感知到疾病背后的入侵病原体，那么它们可能只能抵抗一种特定的疾病。在2009年，Ronald和她的团队发现了一个小的细菌蛋白，他们命名为“Ax21”，并将其确定为结合XA21受体以激活水稻植株免疫应答的分子键。但是发表之后，该研究小组发现之前的实验采用了贴错标签的细菌菌株，因此他们撤回了这些结果，并继续研究寻求真正的答案。相关阅读：高引用Science论文被退回 引发相关论文质疑。

Ronald表示：“我们对2009年所获得的研究结果感到欣喜若狂，因为确定XA21所识别的分子，为解开‘水稻如何能够应对感染’的难题提供了一块重要的拼图，但后来我们重新开始。现在，我们发现了真正的XA21基因激活因子。”

为了发现真正的XA21激活因子，Ronald和她的同事研究了一个被称为“RaxSTAB”的操纵子周围的突变。Ronal研究组成员、本文共同第一作者Rory Pruitt称：“我们假设，XA21的激活因子，可能被编码在我们已经知道的、参与激活因子生产的分子机器附近。这些细菌突变体中有一个，缺失一个未知基因，现在被称为raxX。”

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Schwessinger补充说：“当我们更仔细地观察这个操纵子区域时，我们将raxX确定为一个潜在表达的基因。这个小基因很醒目，因为它在编码RaxSTAB的黄单胞菌中很保守，但是在漏掉这个操纵子的其他任何细菌中，则是不保守的。”

这一研究除了对未来的草型生物燃料原料有重要意义之外，RaxX作为触发Xa21介导的免疫反应的细菌分子，同样对全球的大米供应有重要意义。该研究小组发现，大量的疫病菌能够逃避XA21介导的免疫力，因为它们编码raxX基因的一个变体。

Schwessinger说：“像通过每个季节监测哪些流感病毒将会最流行，而选择最佳的流感疫苗一样，我们可以在亚洲和非洲水稻种植区筛选Xoo群体，以探讨它们是否编码XA21所识别的RaxX基因。然后，我们可以告诉种植者，哪些水稻品种将耐受那些细菌种群。”

Schwessinger还指出，有几种主要的人类疾病与酪氨酸硫酸化蛋白有关，包括HIV。然而，酪氨酸硫酸化在受体结合和细胞侵袭中的确切作用，还没有得以理解。Schwessinger说：“了解RaxX/XA21配体-受体配对，可能帮助医学研究人员更好地理解酪氨酸硫酸化在人类疾病受体结合中的作用。这可能会促使研究人员开发出新的元件，阻断酪氨酸硫酸化蛋白的结合。”

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
The rice immune receptor XA21 recognizes a tyrosine-sulfated protein from a Gram-negative bacterium
Abstract: Surveillance of the extracellular environment by immune receptors is of central importance to eukaryotic survival. The rice receptor kinase XA21, which confers robust resistance to most strains of the Gram-negative bacterium Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), is representative of a large class of cell surface immune receptors in plants and animals. We report the identification of a previously undescribed Xoo protein, called RaxX, which is required for activation of XA21-mediated immunity. Xoo strains that lack RaxX, or carry mutations in the single RaxX tyrosine residue (Y41), are able to evade XA21-mediated immunity. Y41 of RaxX is sulfated by the prokaryotic tyrosine sulfotransferase RaxST. Sulfated, but not nonsulfated, RaxX triggers hallmarks of the plant immune response in an XA21-dependent manner. A sulfated, 21–amino acid synthetic RaxX peptide (RaxX21-sY) is sufficient for this activity. Xoo field isolates that overcome XA21-mediated immunity encode an alternate raxX allele, suggesting that coevolutionary interactions between host and pathogen contribute to RaxX diversification. RaxX is highly conserved in many plant pathogenic Xanthomonas species. The new insights gained from the discovery and characterization of the sulfated protein, RaxX, can be applied to the development of resistant crop varieties and therapeutic reagents that have the potential to block microbial infection of both plants and animals.