植物病原細(xì)菌青枯菌能夠侵染番茄、馬鈴薯和辣椒等250多種植物，引起作物細(xì)菌性青枯病，導(dǎo)致重大農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失。青枯菌分類系統(tǒng)復(fù)雜，侵染能力強(qiáng)，致病因子多樣，防治特別困難。利用抗病品種是防控青枯病的有效手段。以番茄Hawaii 7996為代表的抗病性在世界上多個國家和地區(qū)持久且穩(wěn)定，是目前抗青枯病育種應(yīng)用最為廣泛的抗性資源。然而，Hawaii 7996的抗病性能被青枯菌部分演化型菌株克服，其潛在的關(guān)鍵致病基因和相關(guān)分子機(jī)制鮮有報(bào)道。

 

　　課題組前期從湖北省恩施州的番茄青枯病樣品中篩選到演化Ⅱ型強(qiáng)毒力菌株ES5-1，發(fā)現(xiàn)該菌株對包括Hawaii 7996在內(nèi)的多個番茄抗病品種具有普遍的強(qiáng)致病性。為了挖掘該類菌株克服抗性的關(guān)鍵基因，將其基因組信息與模式菌株GMI1000進(jìn)行比較分析，鑒定了多個ES5-1菌株特有的效應(yīng)蛋白。通過蛋白功能解析發(fā)現(xiàn)效應(yīng)蛋白RipV2是ES5-1侵染番茄抗病品種所必需的。

 

　　效應(yīng)蛋白RipV2編碼NEL新型E3泛素連接酶，其同源蛋白主要存在于動物病原細(xì)菌中，然而在其他植物病原細(xì)菌中尚未發(fā)現(xiàn)。在植物中表達(dá)RipV2能夠抑制植物PTI反應(yīng)和TNL誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。為了闡明RipV2抑制番茄抗病反應(yīng)的分子機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)通過蛋白質(zhì)免疫共沉淀和質(zhì)譜分析篩選鑒定到番茄helper NLR蛋白SlNRG1與RipV2直接互作，而且其相關(guān)的ETI信號模塊組分SlEDS1、SlSAG101b也與RipV2存在相互作用。隨后，證明了RipV2可以在體內(nèi)泛素化修飾SlNRG1、SlEDS1\SlSAG101b，進(jìn)而促進(jìn)SlNRG1、SlEDS1\SlSAG101b復(fù)合體依賴于26S蛋白酶體途徑的蛋白降解，從而抑制番茄的抗病反應(yīng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。

 

　　該研究提出了青枯菌克服番茄抗性品種的工作模型：在侵染過程中通過Ⅲ型分泌系統(tǒng)將效應(yīng)蛋白RipV2分泌到植物細(xì)胞。RipV2靶向植物ETI抗病核心元件SlNRG1及其相關(guān)蛋白，通過直接泛素化修飾SlNRG1和SlEDS1-SlSAG101b復(fù)合體誘導(dǎo)其被26S蛋白酶體降解，進(jìn)而抑制植物免疫反應(yīng)和抗性。相關(guān)結(jié)果闡明了青枯菌利用新型致病蛋白靶向ETI反應(yīng)關(guān)鍵組分克服番茄抗病品種的分子機(jī)理，揭示了番茄青枯病親和性菌株的寄主適應(yīng)性策略和番茄抗青枯病免疫防衛(wèi)機(jī)制，對番茄抗病分子改良和青枯病防治具有重要指導(dǎo)意義。

 

　　華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)微生物資源發(fā)掘與利用全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)、湖北洪山實(shí)驗(yàn)室博士研究生戚培培為該論文的第一作者，農(nóng)業(yè)微生物資源發(fā)掘與利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)、湖北洪山實(shí)驗(yàn)室固定研究員李博教授為該通訊作者。我校植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院作物病害綠色防控團(tuán)隊(duì)姜道宏教授、付艷蘋教授、程家森教授、謝甲濤教授、于曉教授、林楊博士等參與了該項(xiàng)研究。

 

　　論文鏈接：https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247（24）00935-5