2025年8月21日，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业微生物资源团队通过系统研究细菌核心效应蛋白诱导的植物转录组，揭示了植物全局免疫网络并发现了新的信号途径，相关成果以“The transcriptome landscape induced byPseudomonas syringae core effectors reveals new insights into the immune network in Nicotiana benthamiana”为题发表于《新植物学家（New Phytologist）》上。

微生物与植物互作是一个复杂的过程，微生物会输出一系列蛋白与植物产生多层级的生物化学反应，植物也会感知微生物刺激引起多种级联效应。丁香假单胞菌Pst DC3000作为模式植物病原菌，通过Ⅲ型分泌系统（T3SS）递送三十多个效应蛋白与植物产生免疫互作。虽然已有多个报道对单一效应蛋白所引起的信号途径进行了研究，但这些研究仍存在很多局限：1)蛋白的瞬时过量表达等人为操作无法还原天然互作过程；2) 冗余蛋白引起的信号途径容易被掩盖；3) 对单一效应蛋白作用机制的理解无法全面解释微生物-植物动态互作的复杂机制。

本研究利用前期构建的丁香假单胞菌Pst DC3000多聚突变体DC3000D36E，与转座子mini-Tn7与GATEWAY表达系统，系统研究了13个核心效应蛋白的转录组图谱。结果显示，核心效应蛋白组可协同影响19%的本氏烟基因组差异表达，表明了微生物与植物互作的复杂过程；非致病多聚突变体D36E/D36ErfliC激发的植物基因转录变化显著超过鞭毛蛋白单独诱导的基因变化，表明除鞭毛蛋白外还存在其他潜在的基础免疫激发子；多组冗余效应蛋白间的转录组比较不但掲示了共同作用的保守信号途径，还发现了特异性的互作网络；利用遗传学鉴定出多个“D36E激发且受核心效应蛋白组抑制的基因”（DIREs），该类基因对不同菌株来源的效应蛋白均表现出广谱免疫应答能力，其中10个基因分别属于跨膜识别受体（DIRE-3/-10）、受体类胞质激酶（DIRE-1/-5）、MAPK通路激酶（DIRE-2/-7）、转录因子（DIRE-6/-9）与下游水解酶等（DIRE-4/-8）免疫核心元件，形成了一条全新的保守免疫信号途径。该研究系统性掲示了潜在的植物免疫网络枢纽，为作物抗病设计提供了全新数据信息和作用靶标。

图1 核心效应蛋白组引起的本氏烟全局差异表达基因变化

图2 D36E及其核心效应蛋白衍生物接种本氏烟后，RNA-seq分析所得的差异表达基因数量

图3 受效应蛋白调控的本氏烟免疫信号新通路

中国农业科学院农业资源与农业区划研究所马毅楠博士（现任中国农业科学院生物技术研究所助理研究员）、在读博士生从珅和李俊州副研究员为论文共同第一作者，魏海雷研究员为通讯作者。该研究得到北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室、国家自然科学基金、中国烟草总公司重大科技项目、中国农业科学院科技创新工程和现代农业产业技术体系北京市特色作物创新团队等项目资助。本研究是魏海雷研究员团队在微生物与宿主植物互作机制领域的新突破（Cell Host Microbe, 2015; Cell Reports, 2018; Molecular Plant, 2020; Engineering, 2023; Microbiology Spectrum, 2023ab; Cell Reports, 2025）。

注：获取论文原文请点击左下方的“阅读原文”。

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