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Science重磅！植物抗病育种新思路，利用动物产生纳米抗体策略提高植物免疫力

花匠小妙招
2024-11-09 18:06

2023年3月2日，国际顶级学术期刊 Science发表了英国东英吉利大学塞恩斯伯里实验室 Sophien Kamoun团队的题为“ NLR immune receptor–nanobody fusions confer plant disease resistance”的研究论文 ，该研究提出利用动物衍生的纳米抗体应用于提高植物免疫力的新策略。

病原菌在侵染植物的时候会分泌“效应子（Effectors）”靶标寄主蛋白干扰植物的免疫。作为反制，植物NLR能够识别一些效应子，引起强烈的抗性反应，抑制甚至阻止病原菌的增殖。其中部分NLR是通过自身的一个整合结构域（Integrated domain）来识别效应子，这个整合结构域就像一个诱饵，能够与效应子进行结合，最终激活NLR介导的免疫。 如果能够对整合结构域进行替换，让整合结构域能与不同的效应子进行结合，是否能够让NLR具有对不同效应子的识别能力呢？

Pipeline for the generation of made-to-order functional Pikobodies

为验证这一研究思路，作者首先体外表达GPP和mcherry两种荧光蛋白，正常情况下，这两种蛋白不会被NLR识别并发生反应，作者将两种荧光蛋白分别注入到羊驼中，这样羊驼中会产生一种针对两种荧光蛋白的非常小的纳米抗体，对纳米抗体的序列进行质谱测序进而获得相关序列信息，然后将该序列与水稻中发现的NLR（Pikm-1）中的整合结构域序列进行替换，然后将改造后的Pikm-1与荧光蛋白在本氏烟中共表达，观察是否能够引起HR反应。结果表明，虽然不是所有纳米抗体都可以，但是纳米抗体确实能够让NLR获得识别荧光蛋白的能力，使NLR识别荧光蛋白并引起HR。

Fig. 1. NLR immune receptor–nanobody fusions trigger a HR in the presence of the corresponding FP antigen.

为进一步验证该方法是否可以增强植物抗性，研究团队利用表达GFP和mcherry的马铃薯X病毒（PVX），当PVX-GFP或PVX-mcherry与相应的纳米抗体改造后的NLR共表达时，病毒的增殖被显著的抑制了，这表明改造NLR确实能够增强植物的抗性。

Fig. 2. Pikobodies confer resistance against PVX variants expressing matching FPs.

Fig. 3. Stacked Pikobodies result in additive immune recognition and disease

resistance.

Fig. 4. Transgenic N. benthamiana Pikobody Enhancer lines confer specific

resistance to PVX-GFP.

原文链接：‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn4116

本文部分内容参考“受体传”微信公众号 ‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

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