這次與大家分享一篇2020年情人節(jié)發(fā)在science上的paper,"The pan-genome effector-triggered immunity landscape of a host-pathogen interaction"肌幽，文章利用泛基因組學的方法揭示了宿主和動態(tài)變化的效應子之間互作全景圖，并鑒定了兩個主要的NLR，一個已報道(ZAR1),另一個是novel(CAR1)忍抽，通訊作者是 David S. Guttman苏潜，譯成腸道超人可還行。
Abstract
ETI(Effector-triggered immunity),由宿主免疫受體為了應對病原菌的效應子所產生，保護植物免受病原菌的侵染酌畜。然而帚稠，當前缺乏系統(tǒng)研究ETI的普遍性對全物種病原體多樣性的影響谣旁。
我們構建了Pseudomonas syringae Type III Effector Compendium (PsyTEC)，為了降低5127個特異效應蛋白的泛基因組復雜性滋早，從494個菌株的70個家族中篩選出529個具有代表性的等位基因榄审。我們在模式植物擬南芥中篩選PstTEC，從19個家系(27.1%)中鑒定出59個激發(fā)ETI的等位基因(11.2%)杆麸，其中這些等位基因在96.8%的丁香假單胞菌中分布有同源基因搁进。我們也鑒定了兩個過去沒有被好好闡述的宿主免疫受體浪感，包括CAR1,它識別保守的效應子AvrE和HopAA1，并且預測發(fā)現94.7%菌株擁有能夠被CAR1或ZAR1識別的等位基因饼问。
Results
The Pseudomonas syringae Type III EffectorCompendium (PsyTEC)
首先對從28個國家100多個植物宿主中分離到的494株丁香假單胞菌進行了基因組序列分析影兽，利用BLASTP對從公共數據庫中收集到的菌株 III型效應蛋白序列進行同源比對。其中莱革，在氨基酸水平有4636條序列是唯一的峻堰，在核酸水平有5127條序列是唯一的。并且按照嚴格的同源法則將這些效應子分為70個同源家族和89個亞家族盅视。最終篩選出橫跨丁香假單胞菌泛基因組效應子多樣性的529個代表性效應子捐名，使我們能夠從宿主特異性和非宿主特異性的植株中篩選效應子誘導的ETI反應。
Widespread recognition of P. syringae effectors by A. thaliana
接下來我們想鑒定所有能激發(fā)Col-0 ETI反應的效應子闹击。早先有人證明镶蹋，對Col-0接種PtoDC3000會引起葉片黃化特征，而接種轉入HopZ1a(一種effector)的DC3000拇砰，葉片仍然相對健康(FS4A,B)梅忌。基于此除破，我們開始構建PsyTEC這個庫的轉基因(攜帶hrp的native promoter)牧氮，并接種擬南芥進行篩選。其中瑰枫，使用空載轉基因做陰性對照踱葛，使用HopZ1a和AvrRpm1做陽性對照。與對照相比光坝，將黃化病癥狀降低至少55%(所有植物均<45%黃化面積)的效應子被歸為ETI誘導子尸诽。最終從529個效應子等位基因中篩選到59個ETI激發(fā)的效應子的等位基因,來自19個家族(F1A,table1)。
為了展示我們新的ETI反應并不只局限在我們的篩選菌株(DC3000)盯另，我們在另一菌株P.syringae pv. maculicola ES4326(從DC3000中分離出來的性含，且與DC3000一樣，對擬南芥有較強的致病性)測試了所有的59個激發(fā)ETI的等位基因鸳惯，篩選結果表明商蕴，盡管在新的背景下，但是59個效應子中有54個保持了它們原本激發(fā)ETI的能力芝发。這部分結果表明绪商，免疫激發(fā)表型在不同遺傳背景下是高度保守的。
通過對細菌在侵染過程中的數量進行量化辅鲸，揭示格郁，在擁有激發(fā)ETI的效應子的丁香假單胞菌中，細菌的生長量減少，盡管不同菌株家族減少程度不同(F1B)例书。
我們對誘導ETI的等位基因也引起了肉眼可見的HR的比例進行了評估锣尉，揭示了HR在激發(fā)ETI的效應子中相對少見。盡管效應子對植物組織黃化和細菌生長有重大影響雾叭，但是在11個家族中(總共19個)并沒有觀察到肉眼可見的HR癥狀(F1B)悟耘。
有意思的是，我們觀察到在抑制細菌生長的程度和肉眼可見的HR存在顯著相關性织狐；引起強HR的效應子造成了菌的生長大量減少，然而那些沒有引起肉眼可見HR反應的效應子對細菌的生長的抑制程度也較輕(F1BC)筏勒。這些數據說明移迫，肉眼可見的HR在這套系統(tǒng)中似乎是一種特例，(前面基于的篩選表型是：加入效應子管行，與不加的相比厨埋，葉片相對健康)，因為肉眼可見的HR反應與更大量的病原菌生長減少有關捐顷。
最后荡陷，我們評估ETI在全球494個丁香假單胞菌株中理論上的普遍性。我們將效應子回帖到菌株基因組上(F2)迅涮。我們發(fā)現废赞，494種菌株中有478種(96.8%)擁有至少一個高度相似(>95%蛋白相似度)的激發(fā)ETI效應子的同系物，而349種菌株(70.7%)擁有多個ETI效應子的同源物叮姑。
影響這種預測ETI普遍性的變量有3種：1唉地，某一菌種多效應子的互作影響；2传透，染色質表達效應子和質粒表達不一樣耘沼；3，每一個進化分枝有至多5%氨基酸差異朱盐，這些差異可能導致了不同的ETI結果群嗤。
A. thaliana resistance to P. syringae is conferred by a small number of NLRs
我們使用攜帶有單一效應子的PtoDC3000去接種NLR突變體來鑒定該突變體是否缺失ETI(F3A)，并量化葉片的黃化程度(F3B)和細菌生長(F3C)兵琳。在這個過程中狂秘，我們發(fā)現同一種NLR可以識別多種來自不同家族的代表性的效應子，并且我們鑒定到兩種新的NLR：白細胞介素受體NLR 闰围，At5g18360(HopB激發(fā)的抗性1赃绊，BAR1)，識別HopB羡榴；CC類的NLR At1g50180(CEL激活的抗性碧查，CAR1)，識別AvrE和HopAA1。(AvrE和HopAA1由丁香假單胞菌高度保守的效應子位點所編碼忠售，該位點也編碼三型分泌系統(tǒng))
我們預測(這個地方可能是大膽猜測)传惠，擬南芥通過極少數量的NLR來獲得對整個丁香假單胞菌的抗性。事實上稻扬，預測得到僅僅8種NLR能識別96.6%的丁香假單胞菌(排除AvrE剩72.7%)卦方，僅僅靠ZAR1和CAR1能識別94.7%的菌株(排除AvrE剩43.9%)。此外泰佳，68.0%的菌株存在多重抗NLR的機制盼砍。
A single ETI response can determine host accessibility
最后我們想測試，單一NLR螯合效應子后是否會限制細菌侵染宿主逝她。在分析誘導ETI的效應子的分布時浇坐，我們觀察到毒性強的假單胞菌PmaES4326和與其密切相關的品系YM7930，在不同的激發(fā)ETI的效應子組合中表現不同黔宛，區(qū)別僅僅是YM7930中存在HopAR1; 這一觀察結果為測試ETI能否決定宿主的可訪問性提供了一個模型近刘。
接病試驗揭示，與PmaES4326相比臀晃，YM7930產生了微不足道的病癥觉渴，并且菌的生長量低了兩個數量級(F4)。我們推測徽惋，YM7930中的HopAR1案淋，被擬南芥的NLR RPS5識別，是造成毒性限制的原因寂曹，對rps5突變體接病驗證了這一猜想哎迄。還有其他類似結果共同揭示了，單個NLR和效應子互作有潛力去改變特定的宿主和病原菌的互作結果隆圆，但這并不足以去決定宿主的可訪問性漱挚。
對我的啟示：
1.工作量巨大，平時只有多做試驗才能能給自己留有發(fā)揮的空間渺氧。
2.對大數據的分析旨涝，這往后可能會很常規(guī)。
3.生物體本身的復雜性決定了同一事物不可能只有正反兩面侣背，要多思考白华，追求細節(jié)。
