近日，我院杜羽教授课题组在《Advanced Science》在线发表题为“ Phytophthora Disrupts Plant Immunity by Manipulating Nitric Oxide Homeostasis through GSNOR Inhibition”的研究论文。揭示了辣椒疫霉菌致病关键效应蛋白PcRD18通过靶向并抑制寄主 S -亚硝基谷胱甘肽还原酶（GSNOR），干扰一氧化氮（NO）稳态，进而削弱植物免疫反应的致病新机制。
疫霉菌作为最具破坏性的植物病原菌之一，长期威胁我国农业生产安全。其中，辣椒疫霉菌具有广泛的寄主范围，可侵染茄科、葫芦科等30余种经济作物，其中对辣椒的致病性尤为突出，其引发的辣椒疫病具有发病急、传播快的特点，田间一旦爆发，常规防治手段往往难以有效控制。据统计，辣椒疫病的发病率可达到80%以上，极端气候条件下甚至导致绝收。RXLR类效应蛋白作为该类病原菌的“武器库”，通过精准靶向寄主免疫关键蛋白并干扰其功能而促进感病。深入解析这类效应蛋白的分子作用机制，揭示其“攻击”寄主的机理，不仅有助于挖掘辣椒等茄科作物的抗病基因资源，更为培育抗病作物品种、构建新型防控策略提供重要理论支撑。
一氧化氮（NO）是植物免疫调控网络中的核心信号分子，其通过 S -亚硝基化修饰动态调控蛋白质活性，形成复杂的免疫调控网络。现有研究证实，NPR1、RBOHD、BIK1等关键免疫蛋白均受该翻译后修饰调控。然而，病原菌是否通过效应蛋白来操控寄主NO稳态，从而干扰正常的蛋白 S -亚硝基化修饰，进而实现免疫抑制的分子机制尚未明确。本研究鉴定到一个对辣椒疫霉菌致病性起关键作用的RXLR效应蛋白PcRD18。功能研究表明，病原菌中稳定过表达
PcRD18显著增强了辣椒疫霉菌对辣椒、番茄等寄主植物的感病性，而基因沉默则导致致病力显著下降（图1）。
图1 辣椒疫霉菌效应蛋白PcRD18在病原菌致病性中起关键作用
为深入解析PcRD18的致病分子机制，研究团队采用免疫共沉淀-质谱联用技术开展寄主靶标筛选，成功鉴定到该效应蛋白与辣椒、番茄等核心寄主中NO信号通路的关键调控蛋白— S -亚硝基谷胱甘肽还原酶（GSNOR）发生特异相互作用。本研究通过AlphaFold结构预测结合蛋白互作实验验证，明确了PcRD18-GSNOR蛋白复合体的关键结合界面及作用位点（图2）。
图2 PcRD18与寄主GSNOR的互作以及互作关键位点验证
进一步机制解析表明，PcRD18通过双重策略干扰寄主的NO稳态，一方面直接抑制GSNOR酶活性，削弱其对NO重要储存库GSNO的清除能力；另一方面促进GSNOR与自噬关键蛋白ATG8的特异性结合，增强了GSNOR经自噬途径降解。最终导致寄主细胞NO稳态失衡，引发蛋白质 S -亚硝基化修饰异常增强。此外，关键功能验证显示，PcRD18与GSNOR互作位点突变体（PcRD18-IM）完全丧失上述调控活性（图3），表明该效应蛋白的毒性功能依赖于其寄主靶标GSNOR。
图3 PcRD18通过抑制GSNOR活性和蛋白稳定性提高寄主中的NO和 S -亚硝基化修饰水平
基于PcRD18的毒性作用机制，本研究初步提出通过合理设计GSNOR被病原菌效应蛋白PcRD18结合的突变体，阻断病原菌的毒性操控，从而恢复宿主NO稳态并增强抗病性的新策略（图4）。
图4 GSNOR被效应蛋白PcRD18结合的位点突变后增强了GSNOR的抗性功能
综上所述，该研究系统解析了辣椒疫霉菌效应蛋白PcRD18通过操纵寄主NO平衡从而抑制免疫的分子机制，为理解病原菌-寄主作物的信号博弈提供了关键分子模型（图5）。该成果不仅深化了对卵菌致病机理的认知，更为开发靶向病原菌效应蛋白-宿主互作界面的分子育种技术提供了理论依据。
图5 辣椒疫霉菌效应蛋白PcRD18操纵寄主NO平衡而促进寄主作物感病的工作模型
我院杜羽教授、李建明教授与贵州大学蔡璘教授为共同通讯作者，我院李婷婷副教授和硕士研究生康静为共同第一作者。瓦赫宁根大学Matthieu H. A. J. Joosten教授，我院逯明辉教授，以及课题组研究生张海珠和王丽娜也参与了主要研究工作。浙江大学周艳虹教授，山东农业大学巩彪教授以及西北农林科技大学刘西莉教授为本研究提供了帮助。该研究获国家自然科学基金、陕西省杰出青年基金、仲英青年学者，陕西省重点研发计划等项目资助。
文章链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202503633
