近日，单卫星教授团队在Current Biology发表题为A symbiont fungal effector relocalizes a plastidic oxidoreductase to nuclei to induce resistance to pathogens and salt stress的研究论文，揭示了有益内生真菌印度梨形孢效应蛋白SIE141激活植物免疫的分子机制。博士研究生张颖琪为论文第一作者，单卫星教授为论文通讯作者。德国吉森大学 Patrick Schäfer教授为本研究提供了大力支持。
卵菌中的大多数可寄生于植物，从而引发严重的病害，种类包括疫霉、霜霉和腐霉等。其中疫霉是引起我国马铃薯、大豆、烟草及番茄等重要粮食和经济作物的最严重病害，可造成严重产量损失，威胁粮食安全，制约产业发展。目前，针对这此类病害的防治仍要依赖化学药剂，而化学农药通常对环境和人类健康存在威胁，因此生物防治作为一种绿色环保的病害防治策略，被更多关注研究，并应用于生产实际。印度梨形孢（ Serendipita indica ）作为一种有益内生真菌已被证实可以定殖多种重要的粮食作物与经济作物，不仅可以促进植物生长，还能增强植物对非生物胁迫的耐受性和生物胁迫的抗性。
本研究通过对106个印度梨形孢效应蛋白的挖掘和功能分析，进一步解析了有益内生真菌促进植物对抗非生物胁迫和生物胁迫的分子机制。研究结果显示，效应蛋白 SIE141 （ PIIN_10643 ）的过表达可以增强拟南芥和本氏烟对疫霉病原的抗性，同时，SIE141在植株内表达也可增强植物对盐胁迫的耐受力。利用IP-MS、酵母双杂交、BIFC与Co-IP等方式进一步解析其增强植物抗性的分子机制，验证SIE141与32kDa的植物物种间保守的硫氧还蛋白CDSP32存在互作关系，该硫氧还蛋白C端具有保守结构域CGPC，其中两个半胱氨酸残基作为氧化还原酶活位点参与植物氧化还原稳态调节。利用重组蛋白以牛胰岛素为底物进行的酶活测试显示，SIE141增强CDSP32的酶活性。此外，CDSP32也可与NPR1互作，但其单独存在时不可解聚NPR1，只能以SIE141浓度依赖的方式参与NPR1解聚。对SIE141亚细胞定位分析显示其定位于细胞质和细胞核，且细胞核定位对其功能发挥至关重要，失去核定位则相应免疫功能与抗盐胁迫能力丧失。当 SIE141 与 CDSP32 共表达时，SIE141可以影响CDSP32的叶绿体导肽功能，使得在叶绿体基质定位的CDSP32，部分在核内聚集。对CDSP32的免疫功能研究显示CDSP32增强植物对于疫霉的抗性，且CDSP32的非叶绿体定位将使得植株继续表现抗病表型，即核定位对其免疫功能发挥至关重要。
该研究从有益内生菌印度梨形孢入手，鉴定获得了可激活植物对疫霉病原抗病，且增强植物盐胁迫耐受力的效应蛋白SIE141。并鉴定出靶标硫氧还样蛋白CDSP32，证实为免疫正调控因子，进一步揭示其抗病耐逆的分子机制（图1），为后续利用免疫新基因CDSP32进行作物抗病耐逆育种提供新的视角。
研究得到中国科学院战略先导专项、宁夏回族自治区重点研发计划、高等学校学科创新引智计划（111项目）和国家马铃薯产业技术体系的共同资助。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.05.064
图1. 印度梨形孢效应蛋白SIE141激活植物免疫，增强植株盐胁迫耐受力的分子机制模式图
编辑：郭超
终审：吴清华
