小知識 | 植物與病原菌之間的「博弈」

前些日子硝训,我在一個IT小圈子看到一個關于「基因」的說法,覺得有點意思新思。反觀自身窖梁,我發(fā)現(xiàn)確實如此。大體可以這么說夹囚,TBtools是一個生信小工具纵刘,跟植物關系如何?自然荸哟,從名字上來看假哎,沒有植物兩個字,看不出啥關系敲茄。從功能上來看位谋,確實有相當一部分功能不僅可以用在植物上,還可以用在諸如動物堰燎,微生物掏父,醫(yī)學甚至城市規(guī)劃和金融分析上。但是我們仍然不得不說秆剪,TBtools確實是一個植物領域的生信工具赊淑,至少現(xiàn)在還是。至于為什么仅讽,到底還是作者的問題陶缺。開發(fā)人員本身就是植物方向的,怎么折騰洁灵,最后多還是落在植物口饱岸。簡單來說,開發(fā)人員的屬性決定了工具的屬性徽千。換個說話苫费,「無論我們接受不接受,TBtools自帶‘植物’基因」双抽,除非...換人來做百框。看明白這一點牍汹,我也就想明白了一些事情铐维,感覺挺好柬泽。
類似的,人嘛嫁蛇,往往難以理解的是自己沒有親手去做的事锨并。周末,臨時行程變動睬棚,我決定干脆抽出時間琳疏,翻閱了植物抗病和病原菌致病機理的一些文稿,厘清之前模糊知曉的一些基礎知識闸拿。順手也記錄下載,方便后續(xù)翻閱书幕,也將理解寫出來新荤,或許對一些朋友有用處。整體涉及兩個圖台汇,三個問題:

0. 效應因子與無毒基因

簡單理解苛骨,效應因子,本質是病原菌分泌的蛋白苟呐。這類蛋白可以在植物細胞表面或進入植物細胞內部破壞植物的免疫機制痒芝,進而促進病原菌的致病進程。
至于無毒基因牵素,其實也就是效應因子(的子集)严衬。抗性植物中會有一些基因專門對抗入侵的對應效應因子笆呆,或通過與之互作的方式请琳,使得效應因子無法發(fā)揮原有破壞作用,進而植物實現(xiàn)抗性赠幕。其中俄精,這類會被識別的效應因子基因,就被叫做“無毒基因”榕堰。因為被識別了嘛竖慧,進去也‘沒啥毒性’,自然就是‘無毒’逆屡。

1. “基因對基因”假說

假說認為:對于每一個效應因子在抗性材料中會有與之互作的蛋白圾旨。或許我們可以理解為‘鑰匙與鎖’康二,但這個理解非常容易產生誤解碳胳,尤其是當我們要解釋下面這一現(xiàn)象時:


簡單來為,似乎無法解釋「無毒基因和抗性蛋白沫勿,任一缺失就會感病」挨约。當然味混,這個是Nature文稿原話,不是我說的诫惭。

于是明白翁锡,這個不是一句話的字面理解。實際情況是這樣

簡單來說夕土,所謂的一對一都有馆衔,就是真的一對一都有,任一缺失也真的是缺失怨绣,只是缺了他角溃,往往還有其他。這類情況篮撑,當然感病减细,還用說嗎?

2. PTI 和 ETI

PTI: PAMP-triggered immunity
ETI: effector-triggered immunity
植物與病原菌之間的博弈過程赢笨,往往我們會看到一個經(jīng)典圖未蝌,邏輯上也是來源于一篇 Nature 論文。沒錯茧妒,那是同一個作者群體(Jonathan D. G. Jones & Jeffery L. Dangl萧吠;2022年也在TPC上發(fā)表了一個update)。



未做深究桐筏,沒有詳細去理解這個圖稿的朋友一般都會說纸型,植物抗病就是 PTI 然后就是 ETI。說來說去九昧,只要細細追問绊袋,剩下的可能就是尷尬場面,所以一般我們也不要去談得太細铸鹰。但自己還是不能放過自己癌别。捋清楚這個 Zigzag Model(‘嘰喳’模型)到底還是要看懂這個圖(邏輯上不結合文字,如果跟我一個水平的白紙應該也無法看懂這個圖)蹋笼。
簡單來說展姐,就是按照箭頭一個一個看,捋清楚這個過程其實:

  1. 不是 PTI -> ETI
  2. 而是 PTI -> ETS -> ETI -> ETS -> ETI ...

注意到剖毯,中間有一個 ETS圾笨。簡單捋捋四個階段:

  1. PTS: 病原菌來了,分泌 PAMPS逊谋,如果不能被植物識別擂达,邏輯上這個時候還有一個 PTS ,但是沒人說(邏輯上不太可能存在胶滋,植物不可能不接受外部環(huán)境刺激)板鬓,這類就是直接悲敷,感病了;
  2. PTI: ”PAMPS 往往會被植物細胞識別俭令,植物細胞就在表面(細胞壁或細胞膜)抵抗一下后德,于是就有 PTI,比如把細胞壁直接革質化抄腔,或者分泌一些溶解酶類瓢湃。在一些情況下,就是免疫了赫蛇,抗病了绵患;
  3. ETS: 病原菌也不傻,強攻不行就派一些或許能干的小部隊(效應因子)進去悟耘,比如真菌通過在細胞壁表面形成吸器藏雏,然后注入進去,類似黑衣蒙面夜行人作煌,進去之后從里面破壞掉 PTI,比如城墻上有大炮赚瘦,我就給你搞掉粟誓;或者就來個反間計等等;這個時候起意,植物細胞防御工事就完蛋鹰服,于是就變成了 ETS,感病了揽咕;
  4. ETI: 植物作為生物界的“硬漢”悲酷,站穩(wěn)了腳就不動了,自然也有他“硬漢”的資本亲善。既然病原菌分泌效應因子進來设易,那我就搞個全稱監(jiān)控,派人24小時全城查水表蛹头,哪個說話口音不對的顿肺,直接拉走。如此渣蜗,病原菌排除的‘夜行人’邏輯上一進城就被逮了屠尊,啥也干不了,于是就變成了 ETI耕拷,抗病了讼昆。
  5. ETS: 好了,病原菌送一批效應因子進去死一批骚烧,但慢慢的浸赫,自然可能有個口音奇怪的闰围,結果進去了,發(fā)現(xiàn)「猶入無人之境」掺炭,一路綠燈辫诅。因為植物細胞以為這個效應因子是自己人,自然涧狮,很快就回到了ETS炕矮,又感病了。
  6. 如此者冤,在 3-4 不斷循環(huán)肤视,也就是所謂「博弈」。
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