番茄灰霉病免疫平衡新机制：SIMYC2-SILBD40/42-SIBPM4模块的精细调控

《The Plant Cell》：How tomatoes balance defense: Orchestration of gray mold immunity by the SlMYC2–SlLBD40/42–SlBPM4 module

本研究揭示了番茄通过SIMYC2-SILBD40/42-SIBPM4模块精细调控灰霉病免疫平衡的新机制。研究人员发现SlLBD40/42作为转录抑制因子负调控SlMYC2介导的防御基因激活，而SlBPM4通过泛素化降解SlLBD40/42解除抑制，形成动态负反馈回路。该研究为植物免疫平衡调控提供了新见解，对作物抗病育种具有重要指导意义。

　　

灰霉病由坏死营养型病原菌灰葡萄孢(Botrytis cinerea)引起，是番茄等经济作物生长和采后阶段的重要病害，导致严重经济损失。感染过程中，茉莉酸-异亮氨酸(JA-Ile)积累并激活JA信号通路核心转录因子SlMYC2，进而调控防御基因表达。但植物如何避免过度免疫反应带来的生长代价，仍是未解之谜。

在《The Plant Cell》发表的最新研究中，张佳龙团队发现番茄通过SIMYC2-SILBD40/42-SIBPM4模块实现免疫平衡的精细调控。侧器官边界域(LBD)蛋白是植物特有的转录因子家族，其中SlLBD40与SlMYC2形成正反馈环促进果实发育。然而在病原侵染时，SlLBD40/42却扮演着"刹车"角色。

研究人员首先通过CRISPR/Cas9技术创制突变体，发现slmyc2突变体对灰霉病高度敏感，而sllbd40和sllbd42突变体则表现出抗病性增强。双突变体分析显示SlLBD40/42在SlMYC2下游发挥功能。分子机制上，SlMYC2直接结合SlLBD40/42启动子的G-box(CACGTG)元件激活其转录，而SlLBD40/42通过C末端的EAR抑制 motif抑制防御基因表达。

尤为重要的是，研究人员通过酵母双杂交筛选发现SlBPM4与SlLBD40/42互作。蛋白降解实验表明SlBPM4作为E3泛素连接酶促进SlLBD40/42通过26S蛋白酶体途径降解。时序表达分析显示，病原感染后SlMYC2表达先于SlLBD40/42达到峰值，而SlBPM4在后期诱导表达，形成完美的时序调控回路。

主要技术方法

本研究整合了遗传学、分子生物学和生物化学等多学科方法。通过CRISPR/Cas9创制基因编辑突变体，利用酵母单杂交、电泳迁移率变动分析和染色质免疫沉淀-qPCR验证转录因子与靶基因启动子的结合，采用双分子荧光互补、免疫共沉淀和酵母双杂交等技术验证蛋白互作，通过体外降解实验和泛素化分析阐明蛋白降解机制。

SlLBD40/42负调控番茄对灰霉病的抗性

通过病原接种实验发现，sllbd40和sllbd42突变体叶片和果实均表现出抗病表型，而过表达株系则更感病。防御基因表达分析显示，突变体中SlERF.C3、SlPR-STH2等基因显著上调，而过表达株系中这些基因被抑制。EAR motif突变实验证实其转录抑制功能依赖于该 motif。

SlLBD40/42通过结合PBE-box抑制SlMYC2介导的转录激活

实验表明SlLBD40/42结合SlERF.C3启动子近起始密码子的PBE-box(CACATG)，而SlMYC2结合远端PBE-box。双荧光素酶报告基因检测显示SlLBD40/42显著抑制SlMYC2对靶基因的激活作用。在slmyc2背景下，sllbd40/42突变体中SlERF.C3的上调被削弱，遗传学证实了二者的调控关系。

SlBPM4通过泛素化降解SlLBD40/42

SlBPM4被鉴定为SlLBD40/42的互作蛋白。在slbpm4突变体中，SlLBD40/42降解减慢，泛素化水平降低。病原感染时，slbpm4突变体中SlLBD40/42蛋白积累更多。剂量依赖实验显示SlBPM4促进SlLBD40/42降解。遗传分析表明slbpm4突变体更感病，而slbpm4 sllbd40双突变体与sllbd40单突变体表型相似，证实SlLBD40/42在SlBPM4下游发挥作用。

SIMYC2-SILBD40/42-SlBPM4模块的时序调控

病原感染后，SlMYC2转录本在24小时达到峰值，SlLBD40/42在36小时达到峰值，SlBPM4在60小时左右达到峰值。蛋白积累呈现相似时序模式。这一发现揭示了模块组分依次激活的精细调控机制：早期SlMYC2激活防御反应并诱导SlLBD40/42表达；中期SlLBD40/42抑制过度免疫；后期SlBPM4降解SlLBD40/42，确保防御平衡。

该研究首次揭示了番茄通过时序调控的负反馈回路精细平衡灰霉病免疫的分子机制。SIMYC2-SILBD40/42-SlBPM4模块不仅解释了植物如何避免免疫过度激活的生长代价，还为作物抗病育种提供了新靶点。与拟南芥中JA信号调控种子大小、WRKY23-LBD模块建立愈伤组织多能性等研究相呼应，该工作深化了对植物激素信号网络复杂性的认识，为设计可持续作物抗病策略奠定了理论基础。