在植物與病原菌的微觀戰(zhàn)場(chǎng)上，稻瘟病菌作為威脅全球糧食安全的"頭號(hào)殺手"，其成功侵染依賴于對(duì)宿主信號(hào)的精準(zhǔn)感知和對(duì)自身內(nèi)部脅迫的巧妙平衡。在面對(duì)內(nèi)部危機(jī)時(shí)，細(xì)胞并非只有一條路可走。近日，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)丁新華教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)期刊Nature Communications發(fā)表題為Magnaporthe oryzaeMoPh1 perceives ER stress and promotes adaptive responses via a plasma membrane-to-vacuole pathway的研究論文，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)位于質(zhì)膜上的新型脅迫感受器MoPh1，揭示了一條由其介導(dǎo)的質(zhì)膜到液泡的獨(dú)特內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激感知與應(yīng)答通路，為理解病原真菌如何應(yīng)對(duì)內(nèi)部脅迫并實(shí)現(xiàn)成功侵染提供了新視角。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是真核細(xì)胞中負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)合成與折疊的關(guān)鍵細(xì)胞器。正常內(nèi)質(zhì)網(wǎng)需要較高的氧化還原環(huán)境，饑餓、缺氧、氧化應(yīng)激、低糖、高糖、高脂、鈣離子濃度失衡、感染或炎癥刺激等因素引起細(xì)胞氧化還原狀態(tài)改變，促進(jìn)錯(cuò)誤折疊或未折疊蛋白增加，或機(jī)體內(nèi)源性因素產(chǎn)生的異常蛋白質(zhì)累積，都可能使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。若內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激得不到有效緩解，將嚴(yán)重影響細(xì)胞功能，甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡，阿爾茨海默�。ˋlzheimer’s disease，AD）和帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是最常見(jiàn)的神經(jīng)退行性疾病，它們的典型病變是神經(jīng)元中沉積大量錯(cuò)誤折疊蛋白，導(dǎo)致神經(jīng)元生理功能廣泛受損。經(jīng)典的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激應(yīng)答遵循"內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-細(xì)胞核"模式，由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的感受器Ire1啟動(dòng)未折疊蛋白反應(yīng)，通過(guò)調(diào)控核內(nèi)基因表達(dá)來(lái)恢復(fù)蛋白穩(wěn)態(tài)。然而，作為感知外界信號(hào)的"前沿陣地"，質(zhì)膜是否參與內(nèi)部壓力的感知與應(yīng)答，長(zhǎng)期以來(lái)缺乏深入研究。特別是在稻瘟病菌中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激應(yīng)答如何影響其致病性，背后的分子機(jī)制尚待闡明。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)定量膜蛋白質(zhì)組篩選到一個(gè)定位于質(zhì)膜的PH結(jié)構(gòu)域蛋白MoPh1，其定位會(huì)隨著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫的變化而動(dòng)態(tài)改變。在正常條件下，MoPh1錨定在質(zhì)膜上，一旦遭遇內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫，MoPh1會(huì)通過(guò)內(nèi)吞進(jìn)入胞內(nèi)，靶向自噬體并最終進(jìn)入液泡。敲除MoPH1基因使稻瘟病菌在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激下的生存能力更弱、附著胞膨壓下降、致病力顯著降低。

身處細(xì)胞表面的MoPh1如何感知來(lái)自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的內(nèi)部信號(hào)？研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激產(chǎn)生時(shí)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)會(huì)主動(dòng)改變形態(tài)，與細(xì)胞膜形成更多的“接觸位點(diǎn)”（ER PM contact sites）。通過(guò)調(diào)控接觸點(diǎn)的MoTcb1，壓力信號(hào)被傳遞給細(xì)胞膜上的“哨兵”MoPh1。接收到信號(hào)的MoPh1隨即被MoDbf2磷酸化修飾，脫離細(xì)胞膜，其最終目標(biāo)是細(xì)胞的“垃圾處理廠”——液泡。

進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的MoPh1如何幫助緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激？這條質(zhì)膜到液泡通路的核心作用是激活自噬。自噬是細(xì)胞降解和回收自身組分以維持穩(wěn)態(tài)的過(guò)程。MoPh1進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部后，會(huì)與自噬關(guān)鍵蛋白MoAtg11和MoYpt7相互作用，啟動(dòng)并加速自噬體的形成及與液泡的融合，從而高效清理因壓力產(chǎn)生的“蛋白質(zhì)垃圾”，幫助細(xì)胞迅速適應(yīng)環(huán)境。

這條新發(fā)現(xiàn)的通路相對(duì)獨(dú)立于經(jīng)典的“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到細(xì)胞核”通路。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)敲除經(jīng)典壓力感受器MoIre1不影響MoPh1的定位變化和自噬水平。即使關(guān)閉了經(jīng)典通路，MoPh1依然能正常工作，啟動(dòng)自噬。這表明細(xì)胞擁有兩套并行的壓力應(yīng)對(duì)系統(tǒng)。

然而，兩條通路并非完全孤立。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，MoPh1還能與經(jīng)典通路的感應(yīng)器Ire1相互作用，促進(jìn)其形成更高效的“相分離液滴”，從而提高其對(duì)MoHac1的剪接效率，增強(qiáng)經(jīng)典通路的應(yīng)答能力。簡(jiǎn)而言之，MoPh1通路不僅自己動(dòng)手干活，還能給“傳統(tǒng)援軍”加油打氣，雙管齊下，確保細(xì)胞在壓力下的生存。

研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，這種“由表及里”的內(nèi)部脅迫應(yīng)對(duì)機(jī)制并非稻瘟病菌獨(dú)有。在擬南芥等模式植物中，同樣存在MoPh1和MoTcb1的同源蛋白，并且它們之間也存在類(lèi)似的相互作用，暗示這一機(jī)制可能在進(jìn)化上相對(duì)保守，廣泛存在于真菌和植物界。

這一發(fā)現(xiàn)突破了傳統(tǒng)"內(nèi)部應(yīng)激、內(nèi)部解決"的認(rèn)知框架，首次揭示了細(xì)胞膜在感知內(nèi)部壓力中的核心作用，發(fā)現(xiàn)壓力下細(xì)胞器可以通過(guò)與質(zhì)膜直接接觸，將質(zhì)膜納入細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激應(yīng)答的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為理解生物如何應(yīng)對(duì)內(nèi)部脅迫提供了全新視角，也為防治人類(lèi)疾病和植物病害開(kāi)辟了全新的研究方向。同時(shí)，由于MoPh1對(duì)于稻瘟病菌感知壓力、形成侵染結(jié)構(gòu)、最終致病至關(guān)重要，它成為了一個(gè)極具潛力的新型藥物靶點(diǎn)。通過(guò)靶向MoPh1，未來(lái)或許可以開(kāi)發(fā)出高效、特異的殺菌劑，從源頭上阻斷病害的發(fā)生。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)尹梓屹教授為論文第一作者，博士研究生馬世杰、上海師范大學(xué)許佳昀博士為論文共同第一作者。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)丁新華教授、李洋副教授為論文通訊作者。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院盧從明教授對(duì)研究進(jìn)行了指導(dǎo)。張海淼副教授、路沖沖副教授，在讀博士研究生劉加宗、趙天楓、姜炎柯，在讀碩士研究生李元晨、王毅、劉春艷、王淄明、孔紫瑩，在讀本科生秦穎穎參與了該項(xiàng)研究。該項(xiàng)目受到重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家計(jì)劃，國(guó)家自然科學(xué)基金、泰山學(xué)者等項(xiàng)目支持。

尹梓屹教授長(zhǎng)期從事稻瘟病菌-水稻互作研究及稻瘟病的綠色防控，以第一或通訊作者在Molecular Plant、Nature Communications、Autophagy、Journal of Nanobiotechnology等期刊論文發(fā)表論文十余篇。作為主持人或人物負(fù)責(zé)人承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金、面上項(xiàng)目、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家計(jì)劃、農(nóng)林生物安全全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題、山東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目等課題十余項(xiàng)。獲聘泰山學(xué)者青年專家。

丁新華教授長(zhǎng)期從事植物與微生物互作和植物免疫分子機(jī)理研究、植物免疫誘抗劑及綠色防控技術(shù)研發(fā)，以通訊或第一作者在Molecular Plant、Nature Communications、Plant Cell、Journal of Advanced Research、Plant Biotechnology Journal、New Phytologist、Plant Communications等期刊發(fā)表論文90余篇，發(fā)表SCI論文被引用4300余次。主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題、國(guó)家重大科技專項(xiàng)子課題、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、山東省重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目、山東省自然科學(xué)杰出青年基金等三十余項(xiàng)。丁新華教授課題組長(zhǎng)期致力于植物與微生物互作、植物免疫研究，誠(chéng)邀有志青年加入（博士后/研究生），共解科研難題！聯(lián)系方式：xhding@sdau.edu.cn

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-026-70610-0