真菌效应蛋白VdSCP8通过操控植物PSK-PSKR1信号通路抑制PTI促进大丽轮枝菌侵染

《Nature Communications》：A fungal pathogen manipulates phytocytokine signaling for plant infection

本研究揭示了大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）分泌的效应蛋白VdSCP8通过结合植物亚胺酶（subtilase）促进植物磺化激酶（PSK）前体加工，激活PSKR1-BAK1免疫抑制复合物形成，从而抑制由LRR型模式识别受体介导的PTI免疫应答。该发现阐明了多宿主病原菌通过劫持植物负向免疫调控通路实现侵染的新机制，为作物抗病育种提供了新靶点。

　　

在自然界中，植物与微生物的相互作用共同塑造着生态系统的动态平衡。然而，病原微生物为完成其生活史，常利用效应蛋白劫持植物免疫系统，导致作物严重减产。植物通过细胞表面的模式识别受体（PRR）感知病原相关分子模式（MAMP），激活模式触发免疫（PTI），这一过程需要BAK1等共受体参与信号转导。近年来研究发现，植物细胞因子（phytocytokine）如磺化激酶（PSK）可通过其受体PSKR1招募BAK1，形成免疫抑制复合物从而负调控PTI。然而，病原菌是否以及如何利用这一机制促进侵染尚不明确。

大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）是一种寄主范围广泛的土传真菌，其分泌的大量效应蛋白在抑制植物免疫中起关键作用。本研究团队前期发现一组富含半胱氨酸的小分子分泌蛋白（VdSCP），其中SCP8定位于植物病原互作界面，但其分子功能未知。通过RNA测序分析，研究人员发现大丽轮枝菌侵染本氏烟（Nicotiana benthamiana）过程中，PSK信号通路关键基因（PSK、PSKR1/2、SOBIR1）显著上调，而MAMP处理未引起类似变化，提示病原菌可能通过特定效应蛋白操纵PSK信号通路。

为验证这一假设，研究首先通过病原侵染实验发现拟南芥PSKR1缺失突变体（pskr1-3）及双突变体（pskr1-3pskr2-1）对大丽轮枝菌抗性增强，而BAK1缺失突变体（bak1-5bkk1-1）更感病，表明PSK信号通路是病原侵染所必需的。进一步通过瞬时表达筛选发现，仅分泌型SCP8可显著抑制由pg9（多聚半乳糖醛酸酶片段）和flg22（细菌鞭毛蛋白片段）诱导的乙烯爆发和ROS产生，而对几丁质触发的免疫反应无影响，说明SCP8特异性靶向LRR型PRR介导的BAK1依赖性免疫信号。

机制探索方面，质谱分析及Co-IP实验表明SCP8与本氏烟亚胺酶SBT1直接互作。通过共表达亚胺酶抑制剂（SPI-1、EPI1）或体外酶活实验，证实SCP8通过增强SBT1对PSK前体的切割活性促进成熟PSK积累。遗传互补实验显示，SCP8的免疫抑制功能依赖于PSKR1：在拟南芥pskr1-3突变体中，外源SCP8蛋白或含SCP8的质外体液体无法抑制flg22/pg9诱导的乙烯产生。此外，SCP8处理可快速诱导PSKR1与BAK1复合物形成，模拟PSK的免疫抑制效应。

病原性分析中，SCP8基因敲除菌株（Δscp8）在棉花、拟南芥和本氏烟中致病性显著减弱，而回补菌株及拟南芥SCP8过表达株系均恢复感病表型。免疫应答检测进一步证实SCP8转基因植物中flg22、nlp20和pg9触发的MAPK磷酸化、ROS爆发和乙烯合成均受到特异性抑制。

本研究的关键技术方法包括：病原菌侵染模型构建（棉花、拟南芥、本氏烟）、RNA测序分析、基因敲除与回补（农杆菌介导的真菌转化）、蛋白互作检测（Co-IP、BiFC）、免疫应答测定（ROS爆发、乙烯合成、MAPK激活）、体外酶活分析及质谱鉴定等。

SCP8介导的免疫抑制需要PSK-PSKR1信号通路激活

SCP8与植物亚胺酶形成复合物，促进PSK前体切割成熟，进而通过PSKR1-BAK1复合物抑制PTI。在pskr1-3突变体中，SCP8的免疫抑制功能显著减弱，证实其依赖性。

SCP8是病原菌毒力因子

基因敲除菌株Δscp8致病性下降，回补后恢复，且植物过表达SCP8增强感病性，证明SCP8是病原菌侵染所必需的毒力因子。

SCP8与植物亚胺酶协作促进PSK前体加工

SCP8通过与SBT1等亚胺酶互作，增强其对PSK前体的切割效率，这一过程可被亚胺酶抑制剂阻断。

讨论与结论

本研究首次揭示真菌效应蛋白通过直接操控植物细胞因子PSK的成熟过程，激活免疫负调控通路以促进侵染的分子机制。SCP8代表了一类新型微生物效应子，其通过劫持植物亚胺酶介导的肽激素加工系统，实现广谱免疫抑制。该发现不仅深化了对植物-病原互作复杂性的理解，也为开发基于PSK信号通路调控的作物抗病策略提供了新思路。进一步解析SCP8与不同亚胺酶的互作特异性及其对植物发育-免疫平衡的影响，将是未来研究的重要方向。