新发现的蛋白酶抑制剂有助于无抑制马铃薯栽培

来自科罗拉多州立大学的Janak Joshi及其同事最近在分子植物-微生物相互作用(MPMI)上发表了一项研究，调查了来自南美洲的野生马铃薯(Solanum chacoense M6)如何耐受果酸杆菌引起的疾病。

　　

   

   

图片:来自作者研究的图4的一部分，描述了M6马铃薯蛋白对巴西Pectobacterium brasiliense Pb1692的蛋白酶和活力抑制以及细胞形态影响(上)，以及该研究的两位作者:第一作者Janak R. Joshi博士(左下)和通讯作者Adam L. Heuberger博士(右下)。    

资料来源:Janak R. Joshi, Kitty Brown, Amy O. Charkowski和Adam L. Heuberger

当人类驯化植物时，他们会根据理想的特性保存某些种子，在下一个生长季节种植。在这条驯化的道路上，对疾病的易感性突然出现，但野生植物品种可以抵抗这些病原体。今天，大多数栽培马铃薯品种易受软腐病和黑腿病的影响，但像它们的野生祖先一样努力对抗病原体。具体的抗性基因目前尚不清楚，Pectobacterium是全球马铃薯生产和粮食安全的主要威胁。

为了帮助制服这种威胁，来自科罗拉多州立大学的Janak Joshi和他的同事最近进行了一项研究，调查来自南美洲的野生马铃薯(茄属植物chacoense）。

他们在之前的一项研究中揭示，野生马铃薯产生一种叫做代谢物的分子，这种分子通过中断细菌的通讯系统和阻止细菌降解植物细胞壁的能力来降低疾病的毒性。在作者的最新研究中，他们比较了野生土豆和家养土豆的蛋白质谱，发现了第二组分子——蛋白酶抑制剂——也可以预防细菌恶性肿瘤。

这一令人兴奋的发现促使研究人员克隆了几种蛋白酶抑制剂基因的DNA，并纯化了它们编码的蛋白质。在测试这些蛋白质对细菌的影响时，Joshi和同事们发现，这些蛋白质会导致细菌改变形状，奇怪地聚集在一起，抑制它们降解植物细胞的能力，甚至阻碍它们的运动性。

在他们的研究中，作者的目标是培育出能够持久和独立抵抗病原体的下一代马铃薯品种，减少腐烂废物和化学喷雾。通讯作者Adam Heuberger评论道:“我们的发现是第二个我们在这种植物中观察到的抗性机制，这支持了这样一种观点，即野生植物物种进化出了多种抗性因素，或它们自己的“金字塔”特征，可以转化为我们的食品和观赏植物行业。”

一组防御特征被认为是持久的，因为它恶化了细菌克服这种抗性的能力。Heuberger说:“它们可能进化到能躲避一种分子，却被另一种分子击中头部。”

这项研究中发现的蛋白酶抑制剂可以长期有益于马铃薯育种计划，并可能作为用于保护田间植物的纯化蛋白质产生更直接的效果。

文章标题

Protease Inhibitors from Solanum chacoense Inhibit Pectobacterium Virulence by Reducing Bacterial Protease Activity and Motility