南农发现疫霉菌攻击大豆胞外免疫的新机制

2019年1月28日，南京农业大学作物疫病团队与中国科学院上海植物逆境生物学研究中心邢维满课题组合作在《Molecular Plant》上在线发表了题为“Phytophthora sojaeeffector PsAvh240 inhibits a host aspartic protease secretion to promote infection”的研究论文，该研究鉴定到一个植物胞外免疫的新成员，并进一步揭示了大豆疫霉菌干扰植物胞外免疫的新机制。

大豆疫霉引起的疫霉根腐病是大豆生产上的主要病害之一，在全球范围内分布广、危害重。南京农业大学作物疫病研究团队长期聚焦于大豆与疫霉菌的分子互作，以病原菌的致病因子——效应子为分子探针，就植物在胞内和胞外对病菌免疫的分子机制进行了系统的研究。此次发现的疫霉菌效应子Avh240对大豆胞外免疫蛋白酶GmAP1的攻击方式，将病原菌与植物的“军备竞赛”上升到了一个新的层次，揭示了病原菌与植物互作关系的复杂性。

研究通过解析大豆疫霉菌效应子PsAvh240的晶体结构，结合生物化学、分子生物学、细胞生物学等试验方法，揭示了PsAvh240以二聚体的形式定位在植物细胞膜上发挥毒性功能的分子机制。随后，通过质谱分析鉴定到PsAvh240的互作蛋白是来自大豆的天冬氨酸蛋白酶GmAP1，并证明PsAvh240通过与GmAP1的互作来阻止GmAP1分泌到质外体发挥抗病功能。

这项研究首次发现了植物天冬氨酸蛋白酶参与质外体免疫来抵御疫霉菌侵染，并且揭示了疫霉菌破坏植物质外体免疫的新策略，即疫霉菌可以向“敌后”，即植物细胞内分泌效应子来抑制植物天冬氨酸蛋白酶的外泌，拓宽了对植物与病原菌互作的认识。该研究还发现大豆天冬氨酸蛋白酶对不同疫霉菌均表现出抗病效果，为改良作物广谱抗性提供新的基因资源。