中国科学院揭示高空气湿度抑制植物免疫和促进病害的新机制

2023年9月20日，国际著名学术期刊《The EMBO Journal》在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心辛秀芳研究员团队题为“High air humidity dampens salicylic acid pathway and NPR1 function to promote plant disease”的研究论文。该研究揭示了高空气湿度抑制植物防御途径的新机制，为长期观察到的空气湿度对病害的影响提供了新见解。

研究发现，高空气湿度相比较低湿度会诱发植物的一系列生理反应，高湿度条件下接种丁香假单胞菌后植物更感病，且植物防御基因表达也受到高湿度的影响。通过研究高空气湿度对植物不同免疫信号通路（包括PTI通路、茉莉酸通路和水杨酸通路）的影响，发现高湿度下植物体内水杨酸的积累和信号传导受到抑制。进一步对高湿度下水杨酸信号传导通路各组分的研究，发现高湿度条件下NPR1蛋白的泛素化程度降低，并且与靶基因启动子的结合亲和力也减弱，表明在高空气湿度下NPR1蛋白呈现“低活性”状态。早期研究发现NPR1蛋白的泛素化与Cullin3蛋白介导的Cullin-RING E3泛素连接酶相关。研究发现，高湿度下植物细胞整体泛素化水平显著下降，并且低空气湿度下，拟南芥cul3a/b突变体植物表现出了类似高空气湿度下观察到的低NPR1蛋白泛素化水平、低SA基因表达和更加感病的表型。此外，NPR1蛋白泛素化的减少会引起其降解速率减慢，导致NPR1蛋白在细胞核中过度积累，有可能阻碍NPR1的功能并抑制SA响应基因的转录。