Plant Biotechnology Journal—余刚课题组及其合作者揭示假单胞菌NahG基因调控植物PTI抗病性新视角

近日，中心余刚课题组与福建农林大学肖嘉靖博士合作在Plant Biotechnology Journal杂志上在线发表了题为“Expression of a bacterial salicylate hydroxylase gene NahG impedes the expression of PAMP-triggered immunity-related genes in plants”的研究论文。该研究揭示了在植物中异源表达细菌来源的水杨酸羟化酶基因NahG显著抑制植物的PTI抗病性反应，为作物抗病性调控提供了新思路。

植物激素水杨酸（SA）是抗病反应过程中重要的信号分子，主要通过苯丙氨酸解氨酶（PAL）和异分支酸合成酶（ICS）两条途径合成，在拟南芥中以ICS途径为主。当有些植物免疫信号组分被干扰或破坏时，植物通常会积累大量的SA，启动依赖于SA的免疫防御反应。之前，研究者通常利用异源表达NahG基因或与sid2 (SA INDUCTION- DEFICIENT2)突变体杂交(突变异分支酸合成酶1基因，ICS1）等方法尽可能清除内源SA，探究SA对防御反应的贡献，及解析拟南芥和作物中不依赖于SA的表型。然而，引入NahG对植物免疫系统分子水平的影响尚不明确。

该研究通过RNA-seq分析表明，在正常种植情况下，sid2突变体中只有443个差异基因，而NahG转基因拟南芥中约4000个基因表达发生显著变化，表明引入NahG导致拟南芥转录组发生了广泛的重编程。此外，sid2突变体中下调免疫相关基因（包括大多数RLK/RLP），有60%的基因在NahG转基因拟南芥中复现，表明基础水平的SA对维持免疫基因表达有重要作用。

NahG将SA分解成儿茶酚，儿茶酚可以调节细胞氧化还原平衡，可能会影响植物免疫。有研究表明，狭叶烟草处理儿茶酚会改变植物的氧化还原平衡，但并不影响H₂O₂的含量，而H₂O₂是使用基于发光酚的化学发光测定法测量的ROS的主要形式。在本研究中，NahG植物处理几丁质产生更多的ROS，这表明 NahG的表达或儿茶酚不影响细胞的氧化还原平衡。此外，在WT植物中处理几丁质能够激活ROS生成，但不能抑制幼苗生长或限制细菌生长；而在NahG植物中却能促进ROS生成和幼苗生长，这表明下游PTI反应存在差异。

进一步分析发现，NahG转基因拟南芥中关键免疫受体（如FLS2、RLP23）及共受体SOBIR1的表达量显著降低，影响PTI通路。病原菌Pseudomonas syringae接种实验表明，NahG转基因拟南芥比sid2突变体更敏感。

上海交通大学农业与生物学院博士后王远和博士生欧阳有为为本文共同第一作者，上海交通大学农业与生物学院余刚副教授和�%