稻瘟病菌分泌多功能抗坏血酸过氧化物酶MoApx1通过靶向叶绿体抑制水稻免疫的分子机制

稻瘟病菌如何通过效应蛋白逃逸宿主免疫？南京农业大学团队发现其分泌的多功能抗坏血酸过氧化物酶MoApx1可通过清除H2 O2 、干扰光合系统I（PSI）电子传递及结合淀粉三重机制抑制水稻免疫。该研究揭示病原菌效应蛋白跨界调控宿主能量代谢的新策略，为抗病育种提供新靶点，发表于《The Plant Cell》。

　　

植物与病原菌的军备竞赛从未停歇。在这场持续数亿年的攻防战中，稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）作为水稻的"头号杀手"，每年造成全球约30%的稻谷损失。传统认知中，病原菌主要通过分泌效应蛋白干扰宿主免疫信号通路，但近期研究发现，叶绿体作为植物的"能量工厂"和"免疫指挥中心"，正成为病原菌攻击的新靶点。然而，病原菌如何精准破坏叶绿体的双重功能？这个关键科学问题长期困扰着植物病理学界。

南京农业大学植物保护学院的研究团队通过系统解析稻瘟病菌效应蛋白MoApx1的多重功能，首次揭示了一种跨界调控叶绿体功能的"三位一体"分子武器。这项发表于《The Plant Cell》的研究不仅阐明了病原菌抑制宿主免疫的新机制，更为设计广谱抗病作物提供了全新思路。

研究团队运用了多项关键技术：通过基因敲除（△Moapx1）和回补实验验证基因功能；采用酵母双杂交（Y2H）和免疫共沉淀（Co-IP）鉴定蛋白互作；利用生物膜干涉技术（BLI）和微量热泳动（MST）分析淀粉结合特性；结合叶绿体分离和电子传递速率（ETR）测定解析光合调控机制；使用CRISPR-Cas9构建Ospsad-KO水稻突变体进行功能验证。

MoApx1的分泌与定位
研究发现MoApx1通过双分泌系统进入水稻细胞，免疫电镜显示其特异定位于叶绿体。不同于传统效应蛋白，MoApx1兼具酶活性和效应蛋白双重身份，其分泌依赖转运因子MoSwa2调控的COPII囊泡运输途径。

三重免疫抑制机制

1. H₂
   O₂
   清除功能：酶活实验证实MoApx1通过抗坏血酸过氧化物酶活性直接中和叶绿体ROS。自然种群中发现的活性位点突变体（如E397Q）显著降低毒力，说明酶活对病原菌侵染至关重要。

2. 光合系统破坏：通过Y2H筛选发现MoApx1特异性结合PSI亚基OsPsaD。AlphaFold2建模显示，MoApx1的α5螺旋和L10环与OsPsaD互作，竞争性阻碍OsPsaC结合，使电子传递效率（ETR）下降85%，导致超氧化物阴离子（O₂
   ^-
   ）生成减少。过表达OsPsaD的水稻对△Moapx1抗性增强，证实该通路在免疫中的核心地位。

3. 能量劫持策略：结构分析首次发现MoApx1C端含有真菌特异的淀粉结合域（SBD）。BLI实验显示其与α-环糊精（K_d
   =0.6μM）高亲和力结合，抑制淀粉降解。MoAPX1-OE水稻叶片淀粉积累增加40%，葡萄糖供给受阻，导致防御相关基因（如PR1a）表达受抑。

应用价值与进化意义
该研究揭示了病原菌效应蛋白的"多功能进化"规律：MoApx1在真菌中保守存在SBD结构域，而植物同源物仅保留APX域，暗示病原菌通过结构域创新获得跨界调控能力。田间试验证实，过表达淀粉合成基因OsLESV的水稻对稻瘟病抗性提升，验证了淀粉代谢与免疫的关联性。

这项研究突破了传统"效应蛋白-免疫受体"二元互作认知框架，提出"代谢-免疫"交叉调控的新范式。不仅为理解宿主-病原菌协同进化提供新视角，更启示通过同步改造叶绿体免疫和代谢通路可能实现"一石二鸟"的抗病育种策略。未来研究可针对MoApx1的SBD结构域设计小分子抑制剂，或将成为绿色农药开发的新靶点。