南農發現疫霉菌攻擊大豆胞外免疫的新機制

2019年1月28日，南京農業大學作物疫病團隊與中國科學院上海植物逆境生物學研究中心邢維滿課題組合作在《Molecular Plant》上在線發表了題為“Phytophthora sojaeeffector PsAvh240 inhibits a host aspartic protease secretion to promote infection”的研究論文，該研究鑒定到一個植物胞外免疫的新成員，并進一步揭示了大豆疫霉菌干擾植物胞外免疫的新機制。

大豆疫霉引起的疫霉根腐病是大豆生產上的主要病害之一，在全球范圍內分布廣、危害重。南京農業大學作物疫病研究團隊長期聚焦于大豆與疫霉菌的分子互作，以病原菌的致病因子——效應子為分子探針，就植物在胞內和胞外對病菌免疫的分子機制進行了系統的研究。此次發現的疫霉菌效應子Avh240對大豆胞外免疫蛋白酶GmAP1的攻擊方式，將病原菌與植物的“軍備競賽”上升到了一個新的層次，揭示了病原菌與植物互作關系的復雜性。

研究通過解析大豆疫霉菌效應子PsAvh240的晶體結構，結合生物化學、分子生物學、細胞生物學等試驗方法，揭示了PsAvh240以二聚體的形式定位在植物細胞膜上發揮毒性功能的分子機制。隨后，通過質譜分析鑒定到PsAvh240的互作蛋白是來自大豆的天冬氨酸蛋白酶GmAP1，并證明PsAvh240通過與GmAP1的互作來阻止GmAP1分泌到質外體發揮抗病功能。

這項研究首次發現了植物天冬氨酸蛋白酶參與質外體免疫來抵御疫霉菌侵染，并且揭示了疫霉菌破壞植物質外體免疫的新策略，即疫霉菌可以向“敵后”，即植物細胞內分泌效應子來抑制植物天冬氨酸蛋白酶的外泌，拓寬了對植物與病原菌互作的認識。該研究還發現大豆天冬氨酸蛋白酶對不同疫霉菌均表現出抗病效果，為改良作物廣譜抗性提供新的基因資源。