植物在面对病原菌侵染时，需要迅速启动防御反应以抵御外界威胁；与此同时，过度或持续的免疫激活又会抑制正常生长发育。因此，植物必须精确控制免疫信号的强度和持续时间，以实现生长与防御之间的动态平衡。

MAPK级联反应是植物免疫和发育过程中最重要的信号转导模块之一。其中，MPK3和MPK6不仅参与PTI和ETI免疫反应，还广泛调控气孔形成等发育过程。尽管MAPK激活机制已得到深入研究，但其如何被及时关闭、避免过度激活造成生长损伤，仍缺乏系统认识。

近日，南京农业大学研究团队在《Plant Physiology》发表研究成果，系统揭示了PP2C家族B亚群成员AP2C1-AP2C4作为MPK3/MPK6信号通路的重要负反馈调控因子，通过WRKY33介导的转录调控形成负反馈回路，在植物免疫与发育过程中动态调控MAPK活性，实现生长与防御之间的平衡。

PlantTalk｜Graphical Abstract

主要研究结果

1️⃣ AP2C家族成员受到MPK3/MPK6激活诱导

研究团队利用条件性激活MPK3/MPK6的DD系统进行分析，发现PP2C家族B亚群成员AP2C1-AP2C4均受到MAPK激活诱导，其中AP2C2和AP2C3响应最为显著。

进一步研究发现：

✅ flg22处理后AP2C2和AP2C3表达量提高超过100倍；

✅ 病原菌侵染同样显著诱导其表达；

✅ AP2C蛋白水平同步积累。

这些结果表明，MAPK激活后会诱导自身负调控因子的表达，从而形成典型的负反馈调控机制。

2️⃣ AP2Cs抑制MAPK活化并影响气孔发育

为验证AP2Cs的功能，研究人员构建了雌二醇诱导表达系统。

结果发现：

🌱 AP2C1、AP2C2、AP2C3和AP2C4任一成员过表达均显著抑制flg22诱导的MPK3、MPK6以及MPK4活化；

🌱 过表达植株出现明显的气孔密度增加和气孔簇形成现象；

🌱 表型与mpk3 mpk6功能缺失植株高度相似。

值得注意的是，在气孔发育过程中，MPK3/MPK6本身发挥负调控作用，因此AP2Cs通过抑制MAPK活性解除这种抑制效应，从而促进气孔形成。这表明AP2Cs能够在发育过程中精细调节MAPK信号输出。

3️⃣ AP2C家族具有高度功能冗余

单个AP2C基因突变体均未表现出明显表型。

然而，在构建四重突变体（ap2c1/2/3/4）后，研究人员发现：

✅ 病原菌侵染后MPK3和MPK6活化明显增强；

✅ 超敏反应（HR）细胞死亡显著加速；

✅ ETI标记基因AZI1、AZI4和EARL1表达显著升高。

进一步在四重突变体背景下敲除MPK6后，上述加速HR表型得到明显恢复，表明MPK6是AP2Cs调控免疫反应的重要靶标。

这些结果说明AP2C1-AP2C4共同组成了一个具有高度冗余性的MAPK负调控系统。

4️⃣ WRKY33整合MAPK与钙信号共同激活AP2C表达

已有研究表明：

• MPK3/MPK6可磷酸化WRKY33，提高其转录激活活性；

• CPK5/CPK6可磷酸化WRKY33，提高其DNA结合能力。

本研究进一步发现：

🔬 AP2C2和AP2C3启动子中富含W-box元件；

🔬 wrky33突变体中AP2C诱导表达显著减弱；

🔬 WRKY33能够激活AP2C3启动子驱动的LUC表达；

🔬 WRKY33磷酸化位点突变体（WRKY33⁵ˢᴬ）失去对AP2C3的有效激活能力。

此外，MPK3/MPK6与CPK5/CPK6双重激活时，AP2C2和AP2C3表达水平进一步升高。

说明MAPK信号和钙信号最终汇聚于WRKY33，共同驱动AP2C表达，从而构建负反馈调控回路。

5️⃣ AP2Cs在发育过程中拮抗MPK3/MPK6

MPK3/MPK6持续激活会显著抑制气孔形成。

研究人员将AP2C3或AP2C4导入DD背景后发现：

🌿 AP2C表达能够明显抵消MPK3/MPK6持续激活导致的气孔形成抑制；

🌿 AP2Cs与MPK3/MPK6之间表现出剂量依赖性的拮抗关系。

这表明AP2Cs不仅参与免疫调控，也在发育过程中持续调节MAPK信号输出。

工作模型

病原菌/PAMP → MPK3/MPK6与CPK5/CPK6激活 → WRKY33活化 → AP2C2/AP2C3表达上调 → AP2Cs去磷酸化并抑制MPK3/MPK6 → 形成负反馈调控回路 → 实现植物生长与免疫平衡

研究意义

⭐ 系统揭示AP2C1-AP2C4作为冗余PP2C磷酸酶家族成员共同调控MPK3/MPK6活性；

⭐ 构建了“MPK3/MPK6–WRKY33–AP2Cs”负反馈调控模型；

⭐ 揭示MAPK信号与钙信号通过WRKY33实现协同调控；

⭐ 发现AP2C快速诱导与快速降解共同维持负反馈回路的动态平衡；

⭐ 为理解植物生长与免疫权衡提供新的分子机制解释。

结语

植物免疫既需要快速响应病原侵染，又必须避免防御信号长期激活带来的生长代价。本研究发现，AP2C1-AP2C4通过WRKY33介导的负反馈回路充当MPK3/MPK6信号通路的“刹车系统”，在免疫与发育过程中动态调控MAPK活性，从而实现植物生长与防御之间的精准平衡。

该研究不仅丰富了植物MAPK信号网络的调控理论，也为未来通过精准调控免疫强度实现作物抗病与高产协同改良提供了新的潜在靶点。

Qin Qiu, Bixin Li, Panpan Ma, Shiyuan Wang, Xuying Ma, Xiaofei Tang, Shuqun Zhang, Mengmeng Zhang, Arabidopsis PP2C clade B members are negative feedback regulators of MPK3/MPK6 MAPK cascade in plant immunity and development, Plant Physiology, 2026;, kiag458, https://doi.org/10.1093/plphys/kiag458