改造农杆菌有利于提高植物转基因效率

在生物学研究中，根癌农杆菌是获得转基因植物的一种重要工具，它本身是一种土生的病原菌，可以侵染植物形成冠瘿瘤。在侵染植物过程中，根癌农杆菌利用自身的四型分泌系统T4SS将T-DNA及毒蛋白从细菌体内转移到宿主细胞【1】，毒蛋白进一步帮助T-DNA整合到植物基因组。T-DNA上的促进生长素及细胞分裂素合成的基因的表达促进植物感病部位异常生长，形成冠瘿瘤，为农杆菌的生长提供了营养【2】。正是利用这种特性，农杆菌被广泛应用于产生转基因植物的基础研究和商业育种过程。然而，还有很多植物对于农杆菌的侵染不敏感，限制了相关应用。侵染失败的主要原因在于农杆菌激发了植物内源的免疫防御反应，抑制了农杆菌的生长。病原菌的侵染首先触发的是植物PTI免疫系统【3】，在PTI防御反应中，植物通过细胞膜定位的模式识别受体（PRRs）识别病原菌的病原相关分子模式（PAMPs），触发下游的防御反应，抑制病原菌的生长。不同于根癌农杆菌的T4SS分泌系统，许多的革兰氏阴性细菌如丁香假单胞菌的分泌系统为三型（T3SS）【4】，T3SS为针状结构，可以穿过细菌的内外细胞膜和植物的细胞膜、细胞壁。利用T3SS，丁香假单胞菌能够将三型效应因子T3Es包括AvrPto、AvrPtoB、HopAO1等运送到植物体内，这些T3Es可阻断植物PTI反应，帮助细菌在宿主内的生长繁殖【5】。

近日，来自美国诺贝研究所的Kirankumar S. Mysore团队发现T3SS编码基因可在农杆菌中正常的表达，并且可用于向植物细胞内传递T3Es或者植物蛋白H2A-1，从而提高农杆菌介导的植物遗传转化效率。相关结果以Agrobacterium expressing a type III secretion system delivers Pseudomonas effectors into plant cells to enhance transformation为题发表于杂志NATURE COMMUNICATIONS上。