7月30日，中國(guó)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(yíng)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(jī)制。

由植物病原細(xì)菌引起的病害對(duì)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(guò)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(jì)損失。然而，病原細(xì)菌如何從寄主植物體內(nèi)獲得營(yíng)養(yǎng)以支持細(xì)菌種群的快速大量生長(zhǎng)，目前仍有待研究。

本研究鑒定出茄科勞爾氏菌通過(guò)III型分泌系統(tǒng)分泌一個(gè)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(qiáng)植物細(xì)胞中一種信號(hào)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(guò)程中，可利用γ－氨基丁酸作為自身繁殖的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，最后引起植物發(fā)病。

該項(xiàng)研究還揭示了這種代謝操縱的分子機(jī)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(guò)RipI劫持了這種調(diào)節(jié)機(jī)制，增強(qiáng)谷氨酸脫羧酶與鈣調(diào)蛋白之間的相互作用，從而增強(qiáng)了γ－氨基丁酸的產(chǎn)生。這一機(jī)制揭示了細(xì)菌利用植物代謝途徑的敏感調(diào)節(jié)來(lái)為細(xì)菌病原體提供營(yíng)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(duì)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(shí)了有針對(duì)性地編輯谷氨酸脫羧酶以增強(qiáng)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(xiàng)研究得到了中國(guó)科學(xué)院和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。