陕西
黑穗病，号称甘蔗“癌症”。这种由黑粉菌Sporisorium scitamineum引发的真菌病害，如同“隐形杀手”，悄然侵蚀着我国甘蔗产业的根基。近日，中国热带农业科学院甘蔗研究中心联合山东农业大学、玉林师范学院和福建农林大学在Plant Cell & Environment发表了题为“A sugarcane smut fungus effector hijacks plant vacuolar sorting receptor-mediated trafficking to evade host immune detection” 的研究论文，首次揭示了黑穗病菌如何通过“分子伪装术”，劫持寄主植物自身的运输系统以躲避免疫监视的新机制，为破解作物抗病性难题提供了全新视角。
该研究发现，当黑穗病菌侵染甘蔗时，会分泌一种名为SsPE15的效应蛋白，这个仅有238个氨基酸的蛋白看似普通，却暗藏玄机—其C端结构域如同钥匙般精准匹配植物细胞的液泡分选受体ScVSR1。通过双分子荧光互补、酵母双杂交等技术验证，SsPE15会像“特洛伊木马”般与ScVSR1紧密结合，并借道植物自身的囊泡运输通道，悄然进入液泡前体区室（PVC）。
当用Δsspe15黑穗病菌侵染甘蔗离体叶鞘组织时，病原菌的增殖速率远高于野生型和敲除回补菌株。有意思的是，当研究人员将SsPE15的C端片段移植到细菌效应蛋白AvrRpt2上时，这个原本能强烈激活植物免疫反应的效应子竟然失效了。在拟南芥中，携带SsPE15运输信号的嵌合蛋白仅能触发1/3叶片发生超敏反应，但该过程中病原菌增殖量提升了20倍。这种“狸猫换太子”的策略，使得病原菌得以在植物体内“潜伏”并造成持续的危害。值得注意的是，SsPE15的同源蛋白广泛存在于丝状真菌中，暗示这种机制可能是病原菌进化出的普遍策略。
这项研究首次揭示了病原真菌通过劫持宿主囊泡运输系统实现免疫逃逸的新机制。中国热科院甘蔗中心主任阙友雄研究员说：“揭开病原菌的伪装术，就能为作物穿上更聪明的防护服”。对农业生产而言，这项发现具有双重价值：一方面，靶向ScVSR1的抑制剂可能成为新型杀菌剂的设计靶点；另一方面，通过基因编辑减弱ScVSR1对效应蛋白的亲和性，将有望提升作物抗病性。另外研究团队在实验中还观察到，过表达ScVSR1的拟南芥对白粉病的抗性显著下降，印证了其在免疫调控中的关键作用。
甘蔗黑穗病菌“偷梁换柱”劫持植物运输系统突破免疫防线新机制
玉林师范学院智慧农业学院副教授凌辉、福建农林大学博士研究生扶雪芹为该论文的共同第一作者，热带作物生物育种全国重点实验室/中国热带农业科学院生物所/甘蔗研究中心阙友雄研究员和山东农业大学崔海涛教授为共同通讯作者。玉林师范学院智慧农业学院副研究员黄宁、本科生刘婷婷和山东农业大学博士后钟灶发参与了课题研究。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家热带农业科学中心科技创新团队、广西自然科学基金、福建省自然科学基金和国家糖料产业技术体系项目的资助。
https://doi.org/10.1111/pce.15500
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