在植物與病原菌的微觀戰(zhàn)場上，大豆疫霉作為威脅大豆產(chǎn)業(yè)的重要病原體，其成功侵染依賴于對(duì)宿主防御信號(hào)的精準(zhǔn)“竊聽”和對(duì)自身致病武器的巧妙部署。近日，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)王群青教授、胥倩教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院陳苑研究員，在Nature Communications上發(fā)表了題為PsAvh109 suppresses SA-triggered immunity by mimicking TPL function to disrupt mediator complex assembly的研究論文，首次揭示了一種病原菌效應(yīng)子通過分子模擬宿主轉(zhuǎn)錄抑制蛋白，從而精準(zhǔn)破壞植物免疫基因轉(zhuǎn)錄機(jī)器的全新致病策略。

水楊酸（SA）是植物抵抗活體營養(yǎng)型病原菌的核心免疫激素，它能迅速激活一系列抗病基因的表達(dá)。然而，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這一本應(yīng)保護(hù)植物的“警報(bào)信號(hào)”，竟被大豆疫霉巧妙地利用。當(dāng)宿主細(xì)胞內(nèi)SA水平升高以啟動(dòng)防御時(shí)，疫霉菌會(huì)同步感應(yīng)到這一信號(hào)，并大量表達(dá)一個(gè)名為PsAvh109的關(guān)鍵效應(yīng)蛋白。這相當(dāng)于病原菌將宿主的“進(jìn)攻號(hào)角”變成了自己釋放“生化武器”的指令。

那么，PsAvh109是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)植物免疫的精確打擊的？研究揭示了其精妙的分子機(jī)制。在植物細(xì)胞核內(nèi)，中介體（Mediator）復(fù)合物是連接轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶II、激活基因轉(zhuǎn)錄的“指揮中樞”。其中，MED21與MED6兩個(gè)亞基的互作是啟動(dòng)抗病基因轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵步驟。在正常情況下，植物自身的轉(zhuǎn)錄抑制蛋白TPL會(huì)結(jié)合在MED21上，阻止MED21-MED6復(fù)合物的形成，從而抑制抗病基因的“誤激活”。當(dāng)SA信號(hào)到來時(shí)，TPL會(huì)從MED21上解離，為MED21-MED6復(fù)合物的組裝掃清障礙，進(jìn)而激活免疫。

PsAvh109的狡猾之處在于，它能夠完美地模仿宿主TPL蛋白的功能。它不僅結(jié)合在MED21與TPL互作的位點(diǎn)，而且其結(jié)合能力甚至比TPL本身更強(qiáng)。更為關(guān)鍵的是，PsAvh109與MED21的結(jié)合不受SA信號(hào)的影響。這意味著，即使在SA信號(hào)已經(jīng)發(fā)出、宿主準(zhǔn)備啟動(dòng)防御的情況下，PsAvh109依然能牢牢占據(jù)MED21，像一把“分子鎖”一樣持續(xù)阻斷MED21與MED6的互作，使整個(gè)抗病基因的轉(zhuǎn)錄機(jī)器無法啟動(dòng)，最終導(dǎo)致植物免疫失效。

這項(xiàng)研究揭示了一種全新的致病策略：宿主的關(guān)鍵免疫信號(hào)（SA）同時(shí)扮演著雙重角色——它既是激活植物自身防御的核心組分，又意外地成為了激活病原菌關(guān)鍵效應(yīng)蛋白（PsAvh109）表達(dá)的開關(guān)。這使得病原菌能夠在植物免疫系統(tǒng)啟動(dòng)的瞬間，同步釋放出極具破壞力的效應(yīng)蛋白，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的免疫抑制效果。

該發(fā)現(xiàn)不僅深化了我們對(duì)植物-病原菌互作分子機(jī)制的理解，也為作物抗病育種提供了全新的思路。未來，通過干擾病原菌對(duì)宿主SA信號(hào)的感知能力，或通過基因編輯技術(shù)加固MED21這個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)，使其不易被病原菌效應(yīng)子所劫持，有望成為設(shè)計(jì)新型、持久抗病作物的有效途徑。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院譚新偉博士和孫毓璟博士后為論文第一作者。植保學(xué)院王群青教授、農(nóng)學(xué)院胥倩教授和北大現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院陳苑研究員為論文通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、山東省泰山學(xué)者計(jì)劃和小麥育種全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“811”項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41467-026-71909-8

https://rdcu.be/fdx4t