7月30日，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心上海植物逆境生物學(xué)研究中心Alberto Macho研究組在Cell子刊《Cell Host & Microbe 》在線發(fā)表了關(guān)于青枯病菌效應(yīng)蛋白挾持植物代謝以支持細(xì)菌營養(yǎng)的研究論文，該研究鑒定發(fā)現(xiàn)了植物中青枯菌的致病新機制。

由植物病原細(xì)菌引起的病害對全世界糧食安全造成重大威脅。其中，茄科勞爾氏菌是細(xì)菌性青枯病的病原體，細(xì)菌病原體可通過III型分泌系統(tǒng)向植物細(xì)胞內(nèi)注入效應(yīng)蛋白，以操縱植物的免疫系統(tǒng)并抑制防御反應(yīng), 從而造成細(xì)菌大量增殖最終使植物寄主發(fā)病。茄科勞爾氏菌能夠侵染包含馬鈴薯、番茄、煙草、香蕉、胡椒和茄子等重要農(nóng)作物在內(nèi)的200多種植物，從而造成巨大的經(jīng)濟損失。然而，病原細(xì)菌如何從寄主植物體內(nèi)獲得營養(yǎng)以支持細(xì)菌種群的快速大量生長，目前仍有待研究。

本研究鑒定出茄科勞爾氏菌通過III型分泌系統(tǒng)分泌一個名為RipI的效應(yīng)蛋白，該蛋白可以操縱植物的新陳代謝，增強植物細(xì)胞中一種信號分子——γ－氨基丁酸（GABA）的產(chǎn)生。茄科勞爾氏菌在植物體內(nèi)繁殖的過程中，可利用γ－氨基丁酸作為自身繁殖的營養(yǎng)來源，最后引起植物發(fā)病。

該項研究還揭示了這種代謝操縱的分子機制。在植物細(xì)胞中，RipI與谷氨酸脫羧酶（GADs）相互作用，后者主要負(fù)責(zé)植物體內(nèi)催化產(chǎn)生γ－氨基丁酸。谷氨酸脫羧酶由鈣傳感器鈣調(diào)蛋白激活。病原菌通過RipI劫持了這種調(diào)節(jié)機制，增強谷氨酸脫羧酶與鈣調(diào)蛋白之間的相互作用，從而增強了γ－氨基丁酸的產(chǎn)生。這一機制揭示了細(xì)菌利用植物代謝途徑的敏感調(diào)節(jié)來為細(xì)菌病原體提供營養(yǎng)的新策略。

有趣的是，谷氨酸脫羧酶活性降低了的突變植物對細(xì)菌性青枯病更具抵抗力，表明谷氨酸脫羧酶是植物體內(nèi)的易感性因素。這一發(fā)現(xiàn)也進(jìn)一步證實了有針對性地編輯谷氨酸脫羧酶以增強植物抗病性的可能性。

博士研究生鮮劉和博士后余剛博士為該論文并列第一作者，Alberto Macho研究員為該論文通訊作者。這項研究得到了中國科學(xué)院和國家自然科學(xué)基金的資助。