共生真菌和致病真菌可能使用相似的分子工具来操纵植物

与植物相互作用的共生真菌和病原真菌是远亲，并且没有很多遗传相似性。比较植物病原真菌和植物共生真菌，剑桥大学塞恩斯伯里实验室 (SLCU)的科学家发现，这些远亲正在使用一组相似的蛋白质来操纵植物并在植物中生存。

Sebastian Schornack 的研究团队正在努力鉴定和表征新的丛枝菌根 (AM) 效应物——由共生 AM 真菌分泌的蛋白质，以促进植物根系的定殖。作为其中的一部分，他们还在调查致病真菌和共生真菌是否使用相似或不同的策略。

该团队使用预测蛋白质结构的 AlphaFold2 AI 计算机程序，率先比较了共生真菌和病原真菌的分泌蛋白。他们发现，共生真菌编码的蛋白质家族与致病真菌用来与植物相互作用和定植植物的蛋白质家族相同。研究结果发表在今天的《新植物学家》杂志上。

“在密切相关的微生物中，效应蛋白的遗传密码存在巨大差异，因此更难以比较病原体和关系较远的共生体之间的蛋白质序列，”该论文的第一作者Albin Teulet 博士说。研究。“相反，我们利用最近开发的 AlphaFold2 对共生真菌和病原真菌分泌的蛋白质结构进行了比较。这导致发现有一组结构非常相似的蛋白质，这些蛋白质以前从病原体中已知，它们也存在——通常数量更多——编码在共生真菌的基因组中。”

植物与真菌的关系对自然生态系统和农业中的植物健康有着巨大的影响——既有积极的也有消极的。AM 真菌是植物与微生物最常见的共生体，它们寄生在植物根部以促进养分吸收、促进植物生长，甚至有助于抵御病原体。虽然病原性真菌，如尖镰孢菌株，是世界上最具破坏性的病原体之一，宿主范围广泛，目前正威胁着消灭卡文迪什香蕉和油棕种植园。镰刀菌也将其名称借给了团队发现的一组蛋白质：Fusarium oxysporum lycopersici 双结构域蛋白 (FOLD)。

研究人员对共生 AM 真菌Rhizophagus irregularis分泌的所有蛋白质进行了分类，并确定了一大类 FOLD 样效应子 (MycFOLD)，它们与尖孢镰刀菌病原体产生的 FOLD 蛋白质具有高度结构相似性。

FOLD 效应子仅存在于与活植物形成关联的真菌基因组中。这表明这些蛋白质支持使病原体和共生真菌能够在植物中生存的普遍机制。

Schornack 博士说，发现植物共生真菌和病原真菌正在使用一些相同的工具，为我们理解真菌共生体提供了一个新视角：作为共生真菌和病原真菌植物定植过程中的效应物。”

“如果共生真菌和致病真菌使用相同的工具，这意味着设计增强作物中 AM 关系的方法可能会使作物同时更容易受到病原体的影响。然而，这些发现现在为我们提出了新的探索问题，例如为什么共生真菌具有病原体也具有的这些蛋白质，它们实际上做了什么?”

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