8月18日，全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室沈錦波教授團(tuán)隊(duì)在《Nature Plants》（中科院1區(qū)Top，IF-5yr=17.0）在線(xiàn)發(fā)表題為“Vacuolar Sorting Receptors Coordinate Lytic Vacuolar and Autophagic Transport for Plant Effector-Triggered Immunity”（《植物液泡分選受體協(xié)同調(diào)控液泡與自噬途徑參與效應(yīng)因子觸發(fā)免疫》）的研究論文。該研究揭示了植物液泡分選受體VSRs通過(guò)調(diào)控液泡水解酶精準(zhǔn)投遞與效應(yīng)因子自噬清除的“雙線(xiàn)作戰(zhàn)”，有效抵抗病原細(xì)菌的侵染，為農(nóng)林作物抗病育種提供了新的分子靶點(diǎn)。
面向國(guó)家“十四五”生物育種與糧油作物重大病蟲(chóng)害綠色防控戰(zhàn)略需求，經(jīng)濟(jì)林木（山核桃、薄殼山核桃、核桃等）主栽品種抗病性弱、病原譜系復(fù)雜，加之集約化栽培管理失衡，致使毀滅性病害頻發(fā)，已成產(chǎn)業(yè)瓶頸。要打破這一困局，亟須系統(tǒng)解析植物免疫關(guān)鍵調(diào)控機(jī)制，并通過(guò)分子設(shè)計(jì)育種提升廣譜抗病性與產(chǎn)量穩(wěn)態(tài)。而植物細(xì)胞器（液泡、自噬體等）在植物免疫中發(fā)揮關(guān)鍵作用，正是解決植物病原菌難題的有效突破口。液泡富含多種水解酶和抗病蛋白，當(dāng)細(xì)胞感知病原菌侵染時(shí)，液泡能夠通過(guò)與質(zhì)膜的融合或自身崩解，將這些“武器”釋放到細(xì)胞外或胞質(zhì)中，以限制病原菌增殖。同時(shí)，植物自噬系統(tǒng)則通過(guò)識(shí)別并清除病原體或自身受損細(xì)胞器，共同構(gòu)成了一套防御與清除的雙通路。然而，效應(yīng)因子一旦進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，植物細(xì)胞如何有效清除它們，如何調(diào)動(dòng)細(xì)胞“物流系統(tǒng)”精準(zhǔn)投遞抗病物質(zhì)到抗病前線(xiàn)，一直是未解之謎。
圖1.VSR調(diào)控液泡水解酶分選和效應(yīng)因子自噬降解
針對(duì)上述科學(xué)問(wèn)題，沈錦波教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)植物液泡分選受體VSR通過(guò)兩條并行途徑強(qiáng)化植物ETI：一是作為液泡分選途徑關(guān)鍵受體，將RD19A、XCP1等防御水解酶精準(zhǔn)轉(zhuǎn)運(yùn)至裂解型液泡，隨后在ETI觸發(fā)的超敏反應(yīng)中驅(qū)動(dòng)液泡-質(zhì)膜融合，實(shí)現(xiàn)蛋白酶外排，構(gòu)建胞外化學(xué)屏障；二是VSR1被招募至自噬結(jié)構(gòu)，協(xié)同NBR1識(shí)別并招募病原效應(yīng)子（avrRpm1、avrRpt2、avrRps4），經(jīng)由ATG8e介導(dǎo)的自噬途徑將其遞送至液泡降解。在vsr多突變體中，水解酶錯(cuò)誤分泌、液泡外排受阻，且ATG8e/NBR1異常積累、效應(yīng)子清除缺陷，導(dǎo)致ETI效率顯著降低。該研究首次揭示VSR將液泡轉(zhuǎn)運(yùn)與自噬清除整合，統(tǒng)籌新型免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分子機(jī)制。由于VSR在農(nóng)林作物（核桃、水稻、大豆等）中高度保守且廣泛存在，該機(jī)制有望成為普適性的抗病模塊，為廣譜抗病設(shè)計(jì)提供可直接復(fù)制的新路徑。
圖2.VSR參與植物ETI免疫工作模式圖
浙江農(nóng)林大學(xué)森林食物資源挖掘與利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為該論文唯一第一單位和唯一通訊作者單位。博士研究生朱冬梅與胡帥副教授為共同第一作者，沈錦波教授為唯一通訊作者。曹文瀚副教授、高燕麗講師以及李巖副教授為共同作者。西班牙國(guó)家生物技術(shù)中心Enrique Rojo教授、香港中文大學(xué)姜里文教授、香港浸會(huì)大學(xué)李白穎教授以及浙江大學(xué)徐娟教授均對(duì)本研究做出重要貢獻(xiàn)。
此研究獲國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省杰青項(xiàng)目等多項(xiàng)基金資助。
全文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41477-025-02077-8
（全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）
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