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为探究疫霉属（Phytophthora）分泌蛋白与植物宿主互作机制，研究人员开展卵菌致病机制研究。结果发现 AA7 酶氧化寡聚半乳糖醛酸（OGs）削弱其激发子活性，助力卵菌隐秘侵染。该研究为生物防治提供新靶点，意义重大。
全球变暖背景下，粮食安全面临严峻挑战，植物病原体感染导致的作物减产问题愈发突出。大豆作为重要农作物，其产量受病害影响巨大，每年仅美国就因大豆病害损失约 45 亿美元。在众多植物病原体中，卵菌门（Oomycota）的疫霉属（Phytophthora）危害严重，例如大豆疫霉（Phytophthora sojae）会引发大豆根腐病等，每年造成全球约 20 亿美元的损失。然而，疫霉属分泌蛋白与植物宿主的相互作用机制却尚未完全明晰，这使得防控工作难以精准开展。
为深入了解这一机制，来自丹麦技术大学、南京农业大学、法国国家农业食品与环境研究院（INRAE）等机构的研究人员，针对卵菌致病机制展开研究。他们发现，辅助活性家族 7（AA7）酶能够氧化果胶衍生的半乳糖醛酸（GalA）和寡聚半乳糖醛酸（OGs）。其中，大豆疫霉中的独特单半胱氨酰 - FAD 氧化酶，其活性位点带正电，适合氧化 OGs。相关基因在大豆疫霉早期侵染大豆时，与果胶降解基因共同转录。对单 OG 氧化酶基因敲除后，大豆疫霉在植物体内的生物量显著降低，这表明 OG 氧化酶与疫霉的毒力密切相关。该研究成果发表于《Nature Communications》，为开发针对主要植物病原体的生物保护策略提供了新靶点，有助于提升农作物的病害防控能力，保障粮食安全。
研究人员开展研究时用到的主要关键技术方法有：一是利用生物信息学工具进行系统发育分析，筛选相关酶的同源序列；二是通过蛋白质表达和纯化技术，获取重组的 AA7 酶和裂解多糖单加氧酶（LPMO）；三是运用多种酶活性检测方法，如脱氢酶活性检测、氧化酶活性检测等，分析酶对不同底物的活性；四是借助转录组分析技术，探究基因在不同侵染阶段的表达情况；五是采用 CRISPR - Cas 基因编辑技术，构建基因敲除突变体，研究基因功能。
下面介绍具体的研究结果：
- 疫霉和子囊菌 AA7 同源物氧化果胶单体：研究人员聚焦于含植物病原体序列的 BBE - 样酶进化枝，选择子囊菌和大豆疫霉中的相关酶进行研究。结果显示，子囊菌酶对单糖和寡糖的氧化酶与脱氢酶活性比值较低，多为脱氢酶；而大豆疫霉酶能高效氧化单 - 和二 - 半乳糖醛酸，属于氧化酶，且对果胶主链衍生的 GalA 选择性更高。
- 大豆疫霉酶独特适应氧化寡聚半乳糖醛酸：大豆疫霉酶可高效氧化较大的 OGs，其晶体结构显示，独特的 6S - 半胱氨酰 - FAD 连接方式和开放带正电的活性位点，使其具有独特的 OG 氧化特异性，相关研究通过对 AA7 酶活性分析及晶体结构测定得出此结论。
- 大豆疫霉侵染大豆上调 OG 氧化酶基因：通过对大豆疫霉侵染大豆不同阶段的转录组分析，发现 OG 氧化酶基因与果胶降解基因共表达，且在侵染早期转录水平较高，表明 OG 氧化在早期侵染中至关重要，同时发现大豆疫霉能够利用氧化的 GalA 生长。
- 大豆疫霉 OG 氧化酶并非果胶活性 LPMO 的氧化还原伙伴：研究人员假设大豆疫霉 AA7 OG 氧化酶可能为 LPMO 提供电子，但实验表明，子囊菌 AA7 脱氢酶可促进 LPMO 活性，而大豆疫霉的 PsAA7A 和 PsAA7B 则不能，说明 OG 氧化酶并非 LPMO 的自然氧化还原伙伴。
- OG 氧化酶影响大豆疫霉在大豆侵染中的载量：利用 CRISPR - Cas 技术构建 PsAA7A 和 PsAA7B 基因敲除突变体，结果显示，单基因敲除突变体在体外生长略有减缓，在侵染大豆时，相对生物量显著降低，表明这两个基因均对大豆疫霉的毒力有贡献。
研究结论表明，该研究揭示了单共价连接 FAD 酶的分子特性和体内潜在作用。AA7 OG 氧化酶可通过氧化 OGs 抑制植物免疫反应，同时氧化的 GalA 可作为大豆疫霉的营养物质。这种氧化作用可能是疫霉属在感染早期逃避植物免疫的策略，为开发针对植物病原体的生物保护解决方案提供了新方向，有助于解决全球粮食安全面临的植物病害问题，推动农业可持续发展。
