Science Adv | 蚜虫与植物的“攻防战术”，刘群等揭示蚜虫操控免疫与植物精准反击的博弈机制

蚜虫，被誉为最复杂且成功的植食性“刺客”之一。历经1.5亿年与植物的共演化，它们进化出高度特化的口针结构，能在不破坏细胞的前提下精准穿刺至韧皮部进行营养汲取。同时，蚜虫借助口器分泌物中的效应蛋白，调控植物的生理过程，抑制其免疫反应，从而实现长期稳定的寄生。作为典型代表，桃蚜（Myzus persicae）具有极广的寄主谱，可取食400多种植物，并传播大量病毒，严重威胁全球农业安全。而其隐蔽的“无创”取食方式，也为防控带来了巨大挑战。因此，深入解析蚜虫如何精巧操控植物免疫系统，成为实现精准防控的关键突破口。

图1. 桃蚜（Myzus persicae）正在取食拟南芥

近日，英国皇家学会院士、英国约翰·英纳斯中心（John Innes Centre）Saskia Hogenhout 教授团队在Science Advances在线发表了题为“

Aphid effectors suppress plant immunity via recruiting

defense

proteins to processing bodies

一、重塑战场：蚜虫CathB蛋白锁定加工小体，改造细胞环境

早期研究发现，同一克隆的桃蚜在不同寄主植物上会特异性调控Cathepsin B（CathB）家族基因的表达（Mathers et al., 2017；Chen et al., 2020）。本研究通过蛋白质组学分析，在桃蚜口器分泌物中鉴定到8个具有寄主响应性的CathB蛋白，发现其中的CathB3和CathB6在转基因拟南芥中可显著提高蚜虫繁殖，而不具寄主响应性的CathB9则无此效果，说明蚜虫选择性分泌特定CathB蛋白协助其定殖。

蚜虫CathB蛋白具备典型的半胱氨酸蛋白酶结构，但研究显示，其促进蚜虫定殖的能力并不依赖于蛋白酶活性，属于典型的“月光蛋白酶”（moonlighting protease）。研究人员将CathB6-GFP表达于烟草细胞中，观察到其在细胞质中形成动态的点状结构，并与加工小体标志蛋白VCS、DCP5和DCP1高度共定位，提示其特异性地靶向并重塑加工小体结构，而非自噬体或其他免疫颗粒。

加工小体是一类富含RNA与相关蛋白的细胞质颗粒，主要参与mRNA的储存与降解，在植物对胁迫与信号调控中发挥重要作用。本研究首次发现昆虫效应蛋白可靶向并操控加工小体，开辟了昆虫-植物互作研究的新视角。

二、精准干预：蚜虫CathB6劫持EDS1–PAD4–ADR1免疫模块，沉默植物防御

利用TurboID邻近标记与质谱分析（PL-MS），研究团队锁定CathB6的植物靶标蛋白为EDS1——植物广谱免疫系统的中枢调控因子。进一步的酵母双杂交、免疫共沉淀及细胞亚定位实验表明，CathB6可直接与EDS1互作，并将其从细胞质/细胞核重新定位至加工小体。

更重要的是，CathB6不仅重定位EDS1，还可招募整个免疫模块EDS1–PAD4–ADR1至加工小体，而非另一路径的EDS1–SAG101复合物模块，显示出强烈的靶向选择性。这一重定位策略，实质上是通过隔离关键免疫调控中心，抑制SA和NHP等信号通路的激活，从而广泛压制植物由病原效应蛋白触发的免疫转录响应。

利用拟南芥转基因植物，研究进一步证明CathB6可显著抑制由细菌效应因子AvrRps4诱导的SA/NHP相关防御基因表达，但对HR反应影响有限，表明蚜虫通过操控EDS1-PAD4-ADR1模块实现广谱而精准的免疫抑制新策略。

三、反制一击：植物Acd28.9拮抗CathB6干扰，恢复EDS1免疫核心功能

面对蚜虫的精妙干扰，植物并非完全“束手就擒”。研究人员在CathB6互作谱中发现了一个植物自身的抗性蛋白——Acd28.9，属于Hsp20小热激蛋白家族。酵母双杂与免疫共沉淀实验证实，Acd28.9可直接与CathB6结合，但不与EDS1互作。

Acd28.9的出现极大改变了CathB6的行为轨迹：当Acd28.9与CathB6共表达时，CathB6原本在加工小体中的点状定位消失，重新分布在细胞质中，说明Acd28.9通过结合CathB6阻断其加工小体的定位，进而也阻止其对EDS1的重定位和免疫干扰。基于荧光寿命成像的FLIM-FRET实验进一步佐证了这种分子间的直接作用。

功能分析显示，在acd28.9突变体上蚜虫繁殖显著增加，证实Acd28.9在植物抵御蚜虫方面发挥重要作用，是调节加工小体相关免疫的关键调控因子，也是未来抗蚜育种的重要候选目标。

结语：揭开“免疫沉默”迷雾，为植物精准抗虫育种指明方向

该研究开创性地揭示了蚜虫通过CathB劫持植物核心免疫调控模块至加工小体，从而精准抑制植物防御的新机制，也展现了植物通过特异抗性因子Acd28.9解除干扰、重构免疫的巧妙反击。它首次将加工小体定义为蚜虫-植物“攻防对垒”的新战场，为今后在植物抗性改良、精准分子育种以及害虫绿色防控领域提供了新视角与新路径。

蚜虫与植物博奕的模式图。蚜虫通过CathB效应蛋白干扰植物免疫，植物则利用Acd28.9对其进行精准拮抗，重启免疫反应。

参考文献

Chen, Y., et al. 2020. An aphid RNA transcript migrates systemically within plants and is a virulence factor. Proc Natl Acad Sci U S A 117, 12763-12771.

Mathers, T.C., et al. 2017. Rapid transcriptional plasticity of duplicated gene clusters enables a clonally reproducing aphid to colonise diverse plant species. Genome Biol 18, 27.

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adv1447