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。

SebastianSchornack的研究团队正在努力识别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AlphaFold2AI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，”AlbinTeulet博士说，他是该研究的第一作者这个调查。

“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显着影响——既有积极影响，也有消极影响。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，如尖孢镰刀菌菌株，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：Fusariumoxysporumlycopersici双结构域蛋白(FOLD)。

研究人员对共生AM真菌Rhizophagusirregularis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致病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：“FOLD/MycFOLDs在不相关的植物定殖真菌中明显独占的存在支持了FOLD蛋白的假设在共生真菌和病原真菌的植物定殖过程中充当效应器。”

“如果共生真菌和病原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?”

植物与微生物相互作用的基础

了解共生体和病原体使用的效应器的相似性和多样性对于了解植物-微生物相互作用的基本原理至关重要。

植物与病原体的关系已经用许多已知的效应蛋白得到了很好的研究。然而，人们对植物与共生体的相互作用知之甚少，例如植物与AM真菌之间的相互作用。

与共生真菌形成有益关系的植物控制着定植的所有阶段——如果它们认为不需要真菌定植，它们可以拒绝或驱逐定植者，例如在富含磷酸盐等营养物质的土壤环境中。

然而，AM真菌依赖于植物产生的养分，因此也有自己的生存策略，特别是在植物不需要这种关系的情况下。

在感染过程中，病原真菌通过分泌效应蛋白混合物来抑制植物宿主的免疫力。尽管共生真菌对植物有益，但它们也必须与植物交流或克服障碍才能成功定殖植物细胞。

共生AM真菌只分泌了少量效应蛋白。Schornack团队正在努力发现在植物共生关系中发挥作用的其他效应器。

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