【Nat,Communi】打破认知!研究表明柑橘黄龙病是自身免疫病

这是柑橘黄龙病发病机制的重大进展。该研究首次提出HLB是一种免疫介导疾病的证据。感染还会上调编码产生ROS的NADPH氧化酶的基因,并下调抗氧化酶基因,支持CLas引起氧化应激。NADPH氧化酶抑制剂DPI对CLas阳性植物茎中ROS水平有抑制作用,表明NADPH氧化酶有助于CLas触发的ROS产生。

2022年1月26日,Nature Communications杂志在线长文发表了美国佛罗里达大学Nian Wang课题组题为‘Citrus Huanglongbing is a pathogen-triggered immune disease that can be mitigated with antioxidants and gibberellin’的研究文章。该文章首次证实柑橘黄龙病是一种病原体触发的免疫疾病,可通过抗氧化剂和赤霉素缓解。这是柑橘黄龙病发病机制的重大进展。

柑橘黄龙病HLB号称“柑橘艾滋”,是由一种限于韧皮部内寄生的革兰氏阴性细菌-韧皮部杆菌Candidatus Liberibacter asiaticus(Clas)引起,能够侵染包括柑橘属、枳属、金柑属和九里香等多种芸香科植物。感染的果树显示叶斑驳,变形/变色的果实,果实早熟和过早死亡等表型。所有品种都可能受到Clas感染,并且没有抵抗力,严重制约柑橘产业的健康发展。因此深入了解HLB的发病机制是亟待解决的问题同时制定有效的管理策略。

该研究首次提出 HLB 是一种免疫介导疾病的证据。研究表明,Citrus sinensis的 CLas 感染会刺激韧皮部组织中的全身性和慢性免疫反应,包括胼胝质沉积、活性氧 (ROS) 如 H 2 O 2的产生和免疫相关基因的诱导。感染还会上调编码产生 ROS 的 NADPH 氧化酶的基因,并下调抗氧化酶基因,支持 CLas 引起氧化应激。CLas 触发的 ROS 产生位于富含韧皮部的树皮组织中,随后伴随细胞和筛细胞的全身细胞死亡。NADPH 氧化酶抑制剂DPI对 CLas 阳性植物茎中 ROS 水平有抑制作用,表明 NADPH 氧化酶有助于 CLas 触发的 ROS 产生。

CLas 感染诱导韧皮部组织中的胼胝质沉积、H2O2产生和细胞死亡

此外,该研究还表明添加赤霉素可上调编码 H2O2的清除酶基因和下调 NADPH 氧化酶。最为重要的是,用赤霉素或抗氧化剂(尿酸、芦丁)喷洒受 HLB 影响的柑橘叶片可降低韧皮部组织中的 H2O2浓度和细胞死亡,并减轻 HLB 症状。

赤霉素 (GA) 抑制 HLB 发展

抑制氧化应激的方法似乎可以减轻 HLB 地方性柑橘产区由 CLas 引起的免疫介导的损伤。这些方法包括优化植物生长激素的使用,例如 GA 和油菜素内酯,以及抗氧化处理。特别是,可以使用 CRISPR 介导的基因编辑、转基因等方法来增强抗氧化酶。综上所述,柑橘 HLB 是一种免疫介导的疾病,通过抗氧化机制减轻 ROS 并促进新的生长,都可以减少韧皮部组织的细胞死亡,从而控制 HLB。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-022-28189-9

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