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【论文推荐】河南农业大学:枣疯病植原体关键效应因子与枣靶标蛋白的体内外互作研究

2026-04-07 11:33:54

枣疯病植原体关键效应因子与枣靶标蛋白的体内外互作研究
作者：王念1，2，李君毅1，王梦丽1，尤子洋1，江自明1，李玲达3，巩琛锐1，李继东1

单位：1. 河南农业大学林学院，郑州　450046； 2. 河南省林业科学研究院，郑州　450000；3. 国有南阳市黄石庵林场，河南南阳　474564

引用格式：王念,李君毅,王梦丽,等.枣疯病植原体关键效应因子与枣靶标蛋白的体内外互作研究[J].河南科学,2026,44(01):44-50.

枣（Ziziphus jujuba）起源于我国黄河中下游地区，已有 8000余年的栽培和利用历史。据统计，2022年我国红枣产量727.24万t，是我国第一大干果树种。枣疯病（Jujube Witches' Broom，JWB）是由枣疯病植原体（Candidatus Phytoplasma ziziphi）引起的一种致死性传染病害，枣树感病后，表现出丛枝、小叶簇生、植株矮化、花器官畸形、生长停顿等症状，严重时整株枯死，对枣产业高质量发展造成极大危害。

植原体属革兰氏阳性菌，由叶蝉、飞虱等刺吸式昆虫传播，定殖于寄主植物韧皮部筛管细胞和介体昆虫的唾腺、淋巴、肠道等营养物质丰富的器官内。植原体能够通过 Sec 分泌系统，将效应因子蛋白分泌到寄主植物体内，与植物体内的靶标蛋白互作，进而调控寄主植物生长发育和防御系统，导致各种病症的发生。研究较多的植原体效应因子有翠菊黄化植原体丛枝株系（Aster Yellow-Witches' Broom，AYWB）的分泌蛋白（Secreted AYWB Protein）SAP05、SAP11、SAP54 和天狗蛋白（Tengu）等。其中，关于 SAP05 与靶标蛋白互作，导致靶标蛋白通过蛋白酶体途径非泛素化降解的结构生物学研究已取得进展，为创制抗病种质、植物病害靶向防治提供了参考。

摘要

枣是重要的经济林树种和果树，枣疯病由植原体引起，严重威胁枣产业高质量发展。前期研究表明，植原体分泌的Zaofeng6蛋白是导致病症发生的关键效应因子，与枣体内靶标蛋白ZjTCP7互作，诱发丛枝症状。本研究利用亚细胞定位、免疫共沉淀（Co-IP）与下拉（Pull-down）实验，验证Zaofeng6与ZjTCP7的直接结合关系，阐明其分子互作机制。利用在线生物学软件分析 Zaofeng6和 ZjTCP7蛋白的理化性质和结构，构建 Zaofeng6与 ZjTCP7的植物表达载体和大肠杆菌原核表达载体，浸润烟草瞬时表达进行亚细胞定位实验，在烟草叶片中共表达进行免疫共沉淀实验，验证两个蛋白在植物体内的互作，大肠杆菌内诱导蛋白表达，进行下拉实验，验证两个蛋白在体外的互作。结果表明，Zaofeng6和ZjTCP7蛋白的分子量分别为9.3426和49.655 3 kDa，Zaofeng6为亲水性稳定蛋白，ZjTCP7为亲水性不稳定蛋白，亚细胞定位结果显示Zaofeng6定位在细胞膜和细胞核，ZjTCP7定位在细胞核，二者共定位在细胞核。免疫共沉淀实验显示FLAG抗体免疫沉淀复合物中可检测到GFP-ZjTCP7信号，表明两个蛋白在植物体内存在特异性结合。Pull-down实验进一步证实，GST-ZjTCP7可特异性吸附His-Zaofeng6，表明两种蛋白在体外直接结合。因此可知，植原体效应因子 Zaofeng6和枣 ZjTCP7在细胞核内互作，两个蛋白可以在植物体内和体外互作。本研究为进一步开展互作蛋白特征结构分析，进行植物病害靶向防治和基因编辑奠定了基础。

部分图表

结论

本研究分析了枣疯病植原体效应因子Zaofeng6和枣ZjTCP7的蛋白理化性质，其中，Zaofeng6蛋白分子量9.34 kDa，为稳定亲水性蛋白；ZjTCP7蛋白分子量 49.66 kDa，为不稳定亲水性蛋白。结构预测表明，Zaofeng6由3个α螺旋和2个β折叠组成，ZjTCP7的结构主要为α螺旋和无规则卷曲。亚细胞定位表明，Zaofeng6和ZjTCP7在细胞核内共定位，免疫共沉淀和Pull-down表明，两个蛋白在细胞内和体外均可以互作。

我们前期用双分子荧光互补（BiFC）实验表明，Zaofeng6与ZjTCP7 在细胞核内互作。Zhou等对Zaofeng6 的同根同源蛋白SJP2 的研究表明，SJP2 在拟南芥原生质体中亚细胞定位于细胞核和细胞质，双分子荧光互补表明，SJP2与ZjTCP7在细胞核内互作。本研究在烟草表皮细胞内瞬时表达Zaofeng6和ZjTCP7，表明两个蛋白共定位于细胞核，与以往的研究结果相同。

我们前期研究表明，植原体效应因子Zaofeng6与枣ZjTCP7的互作可导致该转录因子降解，从而诱发枣疯病典型丛枝症状。然而，二者互作的具体分子途径及关键结构基础尚未明确。本研究通过免疫共沉淀（Co-IP）实验证实了Zaofeng6与ZjTCP7在植物体内的特异性结合，为利用抑制剂阻断互作、解析其分子机制提供了实验依据。

蛋白质互作的特征结构是理解致病机理的关键。此前，对翠菊黄化植原体效应因子SAP05与寄主RPN10复合物的晶体结构分析，不仅揭示了其泛素非依赖型蛋白降解机制，也为植物病害靶向防治策略奠定了结构基础。本研究通过预测蛋白Zaofeng6和ZjTCP7的理化性质和空间结构设计试验进行二者体内和体外的表达，并通过Pull-down实验证明了Zaofeng6与ZjTCP7在体外可直接互作，且复合物性质稳定，表明该体系适用于后续进一步的结构生物学研究及复合物的晶体结构分析。开展Zaofeng6-ZjTCP7复合体的高分辨率结构解析，将有望识别出互作界面，从而在原子层面阐明其介导ZjTCP7降解的致病机制，为设计新型病害防控策略提供理论依据。

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