10月30日，南京農(nóng)業(yè)大學植物保護學院竇道龍教授團隊破解疫霉菌感知利用寄主甾醇的獨特機制。相關文章“A receptor kinase senses sterol by coupling with elicitins in auxotrophic Phytophthora”發(fā)表在《PNAS》期刊。

疫霉菌寄主范圍廣、破壞性強、危害大控制難，是一類重要的植物病原菌。疫霉菌基因組可塑性強，其致病分子演變速度快，常用的殺菌劑和抗性品種易被克服，迫切需要高效控制新策略。疫霉菌為甾醇異養(yǎng)生物，自身不能合成甾醇，從寄主獲取甾醇是其致病重要環(huán)節(jié)。病原菌甾醇合成途徑是藥物研發(fā)的重要靶標之一，對于甾醇異養(yǎng)型病原菌，這類藥物無效。但是甾醇異養(yǎng)型病原菌需要完成其生活史，勢必進化出強大的寄主甾醇感知與利用途徑，破解其中機制將是針對性研發(fā)疫霉菌高效殺菌劑的重要途徑之一。

該研究通過對大豆疫霉LRR-RLK突變體篩選鑒定到一個對外源甾醇刺激不敏感的基因SSRK1 (Sterol Sensing Receptor Kinase 1)。進一步實驗發(fā)現(xiàn)，SSRK1可以直接結(jié)合甾醇，且甾醇可以誘導SSRK1與甾醇結(jié)合蛋白SOJ5及SOJ1B（elicitin家族蛋白）結(jié)合。復合體模擬表明SSRK1-甾醇-SOJ5/SOJ1B可以形成三分子復合體介導對甾醇信號的感知。進一步探究了疫霉菌對甾醇信號的生理學響應，發(fā)現(xiàn)甾醇可以觸發(fā)大豆疫霉鈣離子內(nèi)流、MAPK激活和轉(zhuǎn)錄重編程（包括elicitin基因的表達），而這些反應在突變體中受損。這些結(jié)果揭示了疫霉菌與其它真核生物不同的胞外甾醇感知利用途徑。

Elicitin蛋白于1989年被報道為PAMP誘導植物免疫反應，馬鈴薯和本氏煙中的LRR-RLPs免疫受體也相繼被克隆。雖然1996年就發(fā)現(xiàn)elicitin蛋白可以結(jié)合甾醇，但直至今日該研究才回答了elicitin作為甾醇蛋白介導甾醇感知利用的機制。該研究進一步描繪了甾醇介導的疫霉菌與植物的多層次博弈過程，為理解病原菌如何識別植物掠奪營養(yǎng)提供新的案例，為針對疫霉菌甾醇感知與利用途徑的綠色農(nóng)藥創(chuàng)制提供了重要的分子靶標。

該工作得到了編輯Regine Kahmann和三位審稿人高度評價，一致認為該工作“Convincing, Novel and Exciting”，為理解疫霉菌如何感知胞外甾醇做出重大突破。

圖1 疫霉菌獨特的甾醇感知利用途徑

南京農(nóng)業(yè)大學為該論文的第一署名單位和通訊單位，竇道龍教授和尹志遠副研究員為論文共同通訊作者，植物保護學院鐘山青年研究員裴勇和博士生嵇佩云為論文并列第一作者。植物保護學院沈丹宇副教授及前沿交叉研究院劉金定副教授等也參與了該研究。該研究工作得到了國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金、國家中央高校基本科研業(yè)務費專項資金和國家中藥材產(chǎn)業(yè)技術體系等項目的資助。