揭示马铃薯晚疫病菌重塑植物免疫新机制（2020.7.20 MolPlant植物科学）

2020年7月18日，南京农业大学作物疫病团队在Molecular Plant上发表了题为“Phytophthora Effectors Modulate Genome-wide Alternative Splicing of Host mRNAs to Reprogram Plant Immunity”的论文，报道了马铃薯晚疫病菌通过效应子靶向寄主mRNA可变剪切途径进而重塑植物免疫的新机制。

真核生物大多数基因的mRNA前体需要经过内含子剪切等加工过程后才能执行其分子功能，可变剪切不仅能增加编码蛋白的多样性，也是mRNA转录及转录后水平上的一种重要调控方式。近年来，随着转录组高通量测序技术的快速发展，越来越多的证据表明可变剪切在植物的生长发育和环境适应中发挥着重要作用。南京农业大学作物疫病团队前期围绕单个疫霉菌效应子调控植物mRNA剪切的致病机制取得了初步进展（Huang et al.，Nature Communications 2017、Huang et al.，New Phytologist 2019）。然而植物与病原物互作过程中，植物mRNA可变剪切的全基因组水平变化，以及病原菌如何在全局水平精确调控植物可变剪切的机理尚还不清楚。

研究者首先利用马铃薯晚疫病菌侵染番茄并收取不同侵染时间点的样品进行转录组测序，转录组分析结果显示番茄受侵染后除了大量基因的mRNA发生丰度变化之外，还有相当数量基因的mRNA会发生显著的可变剪切变化，说明番茄在马铃薯晚疫病菌侵染后在全基因组的可变剪切水平呈现出相对独立的响应机制。进一步实验证实侵染过程中番茄的部分抗病相关基因的可变剪切受到抑制，同时一些感病基因的可变剪切效率则出现了上升。那么番茄的这种基因组全局水平的可变剪切变化是否受到了马铃薯晚疫病菌的调控呢？

为了验证这个假设，研究者选取了在晚疫病菌侵染过程中可变剪切发生显著变化的番茄RLPK基因，根據其剪切位点的变化特点设计构建了荧光素酶报告系统，通过稳定转基因的方法将其导入烟草并获得了转基因报告植株。随后，该课题组在转基因烟草上快速筛选了87个晚疫病菌侵染早期表达的效应子，鉴定出其中9个效应子触动了报告系统，并将其名为SREs（Splicing Regulatory Effectors）蛋白，这些SREs蛋白有一些是已经报道过的晚疫病毒性因子，还有一些SREs蛋白的功能尚不清楚。对其中功能未知的SRE3开展深入研究发现该效应子可通过与植物剪切复合体的核心蛋白U1-70K结合，进而调控马铃薯晚疫病菌的侵染。

该研究揭示了番茄在全基因组mRNA剪切水平响应晚疫病菌侵染的现象，筛选了一批具有调控番茄可变剪切的晚疫病菌致病因子，并破解了其中一个新型致病因子通过攻击植物可变剪切的核心元件进而重塑植物免疫的分子机制。同时，该研究设计了一种可监测植物免疫相关基因可变剪切变化的化学发光报告系统并制备了转基因烟草，未来可广泛运用于筛选各种病菌、共生菌甚至昆虫效应子的分子功能，推动植物与环境生物之间的互作机理研究。

南京农业大学植物保护学院和植物免疫重点实验室的黄杰博士为本文的第一作者，董莎萌教授为通讯作者，王源超教授、吴巨友教授、逯欣宇、彭倩、吴宏伟等师生，以及福建农林大学顾连峰教授和美国科罗拉多州立大学的Reddy教授也参与了该研究，国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和中国博士后科学基金为本研究提供了资助。