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华中农业大学Kenichi Tsuda教授课题组利用植物体内原位细菌转录及蛋白组学鉴定了被寄主免疫系统攻击的病原菌蛋白

已有 2177 次阅读 2020-6-16 01:23 |系统分类:科研笔记

Nature plants 华中农业大学Kenichi Tsuda教授课题组利用植物体内原位细菌转录及蛋白组学鉴定了被寄主免疫系统攻击的病原菌蛋白


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北京时间2020年6月15日晚23时,植物学权威期刊《自然-植物》在线发表了华中农业大学教授、马普植物分子育种研究所独立PI Kenichi Tsuda团队的最新研究成果研究人员利用植物体内原位细菌转录组及蛋白组学技术,建立了病原细菌基因调控网络,报道了被寄主免疫系统攻击的病原细菌主要调控途径,并发现了植物免疫系统能够靶标病原菌的三型分泌系统元件,进而抑制病原细菌生长。

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华中农业大学农业微生物学国家重点实验室植物科学技术学院教授、马普植物育种研究所独立PI Kenichi Tsuda为论文通讯作者, Tatsuya Nobori博士,南京农业大学植物保护学院王一鸣教授为该论文共同第一作者。

细菌致病因子的表达和植物免疫成分的变化形成了植物与微生物相互作用过程中的复杂关系。深入研究对这种复杂的互作过程,对全面理解细菌如何引起植物病害以及植物如何保护自己免受病原菌侵染至关重要。但由于两个主要瓶颈的存在限制了人们对病原菌如何应答植物免疫反应的探究。其一是如何从植物宿主细胞内部成功分离出含量极低的细菌RNA。为了克服这一障碍,论文第一作者Tatsuya Nobori博士和王一鸣教授及其同事利用实验室先前建立的病原菌分离方法从植物叶片中富集细菌RNA。第二,细菌mRNA的水平变化通常不能反映实际的蛋白质表达水平因此,作者通过同时分析细菌mRNA 和蛋白质的表达来解决这一问题。

为了研究感染期间细菌基因的表达模式,作者选取了模式细菌丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)和拟南芥作为研究材料。通过对丁香假单胞菌mRNA及蛋白质的分析,作者发现病原菌在宿主侵染过程中的RNA及蛋白表达体外培养相比,存在较大差异,尤其是在植物与病原菌互作早期,明这些早期基因表达模式的变化对侵染植物过程至关重要。同时,了解植物免疫对细菌基因表达的影响,作者选取了与植物免疫过程相关拟南芥突变植株。细菌转录及蛋白在不同突变体植株中变化的分析表明,水杨酸(salicylic acid, SA)调控的植物免疫参与了对细菌致病相关mRNA和蛋白质的抑制过程

通过对细菌转录组与蛋白组数据的比较作者发现SA介导的植物免疫对细菌基因和蛋白质表达的抑制具有高度的一致性。值得一提的是,SA介导的植物免疫能够特异地抑制介导病原菌毒性蛋白进入宿主体内的三型分泌系统尖端组分蛋白的累积。同时,SA途径也能够影响病原菌的趋化性(chemotaxis),但抑制仅发生在蛋白水平mRNA水平并无明显变化。

Tsuda教授及其团队获得的大量多组学数据使得他们能够进一步分析病原菌侵入过程中每个细菌基因的表达及调控方式。通过对4765个基因的表达进行相互关联类分析研究人员鉴定出许多功能未知的基因簇能够参与细菌生长过程;同时,也帮助作者成功预测先前未知的转录调控因子,并进一步验证了这些转录因子确实参与了相关基因的表达调控与病原菌的致病性

此研究对分析植物与病原细菌互作的过程中,细菌遗传信息如何转化为功能蛋白提供了证据。有助于深入了解植物免疫抑制病原菌侵染的分子机制。该研究方法还可潜在用于研究包括作物在内的不同植物种类和其他病原菌与共生菌的互作,为优化作物分子育种提供解决方案。

该项目获得华中农业大学高水平人才项目和自主科技创新基金、农业微生物学国家重点实验室、马普学会和德国科学基金会的资助。目前Tsuda教授团队已有教授2名,博士后2名,博士研究生3名,硕士研究生7名,技术员2名。现大力招收相关专业感兴趣的博士后共同进行科学研究。 
相关论文网址:
https://doi.org/10.1038/s41477-020-0690-7


华中农业大学Kenichi Tsuda教授课题组招收多名博士后


目前Tsuda教授团队已有教授2名,博士后 2名,博士研究生 3名,硕士研究生 7名,技术员2名。现大力招收相关专业感兴趣的博士后共同进行科学研究。

津田賢一(Kenichi Tsuda),华中农业大学二级教授,此前在德国马克思-普朗克研究所-植物育种所(Max Planck Institute for Plant Breeding Research)工作。他于1995年-2004年在日本北海道大学获得学士,硕士和博士学位;2005年-2011年在美国明尼苏达大学从事博士后研究;2011年-至今,在德国马克思-普朗克研究所-植物育种所担任Research Group Leader。2019年被华中农业大学以高水平人才引进在植物科学技术学院及农业微生物学国家重点实验室工作。

Tsuda教授致力于植物免疫网络结构和动力学的研究,主要以拟南芥为研究对象,研究方向涉及植物病原微生物互作、植物免疫中的激素网络、植物转录重编程、气孔孔径调控、生物胁迫和非生物胁迫相互作用以及MAPK信号通路等许多方面。为了更好理解植物免疫如何影响细菌防御行为,Tsuda 博士建立了一种从感染的病原菌的植物叶中分离细菌mRNA进行RNA-seq 的研究方法,植物与细菌的双重转录组分析有助于全面了解植物与细菌之间的相互作用。至今,Tsuda教授已在Cell Host & Microbe, Nature plants, Nature Commun, PNAS, Plant Cell, EMBO J , EMBO Rep, Plos Genet, Annu Rev Plant Biol, Annu Rev Phytopathol, Curr Opin Plant Biol 等期刊发表论文60余篇。其中,近5年聚焦植物病原微生物互作机制研究,发表高水平SCI学术论文33篇,其中通讯及第一作者17篇,Tsuda博士有7篇高被引论文,总被引次数超过3700次,H影响因子为30。应邀参加国际学术会议83次,其中大会报告或特邀报告12次、分会场主持3次,应邀到全球25个学术机构进行学术交流。

 

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课题组网站

https://publons.com/researcher/1425356/kenichi-tsuda/

https://www.mpipz.mpg.de/tsuda

http://cpst.hzau.edu.cn/info/1015/4777.htm

 

招聘研究方向

1)了解植物 (玉米, 拟南芥) 与致病菌和共生细菌以及微生物组相互作用的分子机制。

2)使用多种遗传资源和基因组学方法了解植物免疫网络复杂性质的分子机制。

3)利用拟南芥属亲属和天然病原体从进化方面了解植物免疫网络的结构,性质和动态。

招聘者期待

1、 具有或即将获得生物信息学(最好具有转录组或者微生物组的分析背景)、分子生物学、植物学或相近专业博士学位,年龄在35岁以下;

2、 博士期间发表较高水平SCI论文1-2篇以上;

3、 具有较强的英语阅读和写作能力。

4、 责任心强,沟通及表达能力强,具有团队精神。

 

如何申请?

1、 个人英文简历,其中包括反映本人学术水平的代表性成果;

2、 未来初步研究计划;

3、 如初试合格需提供三位推荐人联系方式。

 

岗位待遇

在国家和华中农业大学规定的福利待遇的基础上,工资根据应聘者条件确定,课题组对表现优异的提供一定的奖励,提供有竞争力的年薪 (22-40万元/)。课题组和所在团队将提供良好的研究条件,支持申请国家自然科学基金、中国博士后科学基金、博士后国际交流计划等项目。首聘期合同为2年,可延合同至6年,结束后,满足当年学院人才引进标准的博士后可晋升副教授/教授科研岗位。 

如有意向了解更多信息可发送邮件至Kenichi Tsuda: tsuda@mail.hzau.edu.cn

 


 

Selected publications

 

Tatsuya Nobori†, Yiming Wang†, Jingni Wu, Sara Christina Stolze, Yayoi Tsuda, Iris Finkemeier, Hirofumi Nakagami, Kenichi Tsuda*

Multidimensional gene regulatory landscape of a bacterial pathogen in plants. Nature plants, https://doi.org/10.1038/s41477-020-0690-7 (2020)

 

Wang Y, Garrido-Oter R, Wu J, Winkelmuller TM, Agler M, Colby T, Nobori T, Kemen E, Tsuda K*

Site-specific cleavage of bacterial MucD by secreted proteases mediates antibacterial resistance in Arabidopsis. Nature Communications, 10: 2853 (2019)

该成果被F1000重点推荐image.png

 

Nobori T, Tsuda K*

The plant immune system in heterogeneous environments. Current Opinion in Plant Biology, 50: 58-66 (2019)

 

Berens ML, Wolinska KW, Spaepen S, Ziegler J, Nobori T, Nair A, Krüler V, Winkelmüller TM, Wang Y, Mine A, Becker D, Garido-Oter R, Schulze-Lefert P*, Tsuda K*

Balancing trade-offs between biotic and abiotic stress responses through leaf age-dependent variation in stress hormone crosstalk. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 116: 2364-2373 (2019)

 

Wang Y, Schuck S, Wu J, Yang P, Döring AC, Zeier J*, Tsuda K*

A MPK3/6-WRKY33-ALD1-Pipecolic acid Regulatory Loop Contributes to Systemic Acquired Resistance. Plant Cell, 10: 2480-2494 (2018)

 

Nobori T, Tsuda K*

In planta Transcriptome Analysis of Pseudomonas syringae. Bio-protocol, 8: 2987 (2018)

 

Mine A, Seyfferth C, Kracher B, Berens ML, Becker D, Tsuda K*

The Defense Phytohormone Signaling Network Enables Rapid, High-amplitude Transcriptional Reprogramming During Effector-Triggered Immunity. Plant Cell, 30: 1199-1219 (2018)

 

Nobori T, Velásquez AC, Wu J, Kvitko BH, Kremer JM, Wang Y, He SY*, Tsuda K*

Transcriptome landscape of a bacterial pathogen under plant immunity. Proceedings of the National Academy of Sciences USA,115: E3055-E3064 (2018)

该成果被美国著名植物病理学家Jan E. LeachTrends in plant science重点评述。

 

Berens ML, Berry HM, Mine A, Argueso CT, Tsuda K*

Evolution of Hormone Signaling Networks in Plant Defense. Annual Review of Phytopathology, 55: 401-425 (2017)

 

Mine A, Berens ML, Nobori T, Anver S, Fukumoto K, Winkelmüller TM, Takeda A, Becker D, Tsuda K*

Pathogen exploitation of an abscisic acid- and jasmonate-inducible MAPK phosphatase and its interception by Arabidopsis immunity. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 114: 7456-7461 (2017)

 

Hillmer R, Tsuda K, Rallapalli G, Asai S, Truman W, Papke MD, Sakakibara H, Jone JDG, Myers CL, Katagiri F

The Highly Buffered Arabidopsis Immune Signaling Network Conceals the Functions of its Components. PLoS Genetics, 13: e1006639 (2017)

 

Mine A, Nobori T†, Salazar-Rondon MC†, Winkelmüller TM, Anver S, Becker D, Tsuda K*

An incoherent feed-forward loop mediates robustness and tunability in a plant immune network. EMBO Reports, 18: 464-476 (2017)

 

Tsuda K*, Somssich IE*

Transcriptional networks in plant immunity. New Phytologist, 206: 932-947 (2015)

 

Kim Y, Tsuda K, Igarashi D, Hillmer RA, Sakakibara H, Myers CL, Katagiri F

Mechanisms underlying robustness and tunability in a plant immune signaling network. Cell Host & Microbe, 15: 84-94 (2014)

 

Tsuda K*, Mine A, Bethke G, Igarashi D, Botanga CJ, Tsuda Y, Glazebrook J, Sato M, Katagiri F

Dual regulation of gene expression mediated by extended MAPK activation and salicylic acid contributes to robust innate immunity in Arabidopsis thaliana. PLoS Genetics, 9: e1004015 (2013)

 

Tsuda K, Qi Y, Nguyen LV, Bethke G, Tsuda Y, Glazebrook J, Katagiri F

An efficient Agrobacterium-mediated transient transformation of Arabidopsis. The Plant Journal, 69: 713-719 (2012)

该成果被F1000重点推荐image.png

 

Tsuda K, Katagiri F

Comparing signaling mechanisms engaged in pattern-triggered and effector-triggered immunity. Current Opinion in Plant Biology, 13: 459-465 (2010)

 

Tsuda K, Sato M, Stoddard T, Glazebrook J, Katagiri F

Network properties of robust immunity in plants. PLoS Genetics, 5: e1000772 (2009)

 

Tsuda K, Sato M, Glazebrook J, Cohen JD, Katagiri F

Interplay between MAMP-triggered and SA-mediated defense responses. The Plant Journal, 53: 763-775 (2008)

 




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