叶绿体不仅是植物光合作用的重要场所，也在植物免疫中发挥关键作用。其中特异性定位于叶绿体的agd2-like defense response protein 1 (ald1) 通过合成免疫信号分子哌啶甲酸 (pipecolic acid, pip) 在局部与系统免疫中扮演重要角色。然而，ald1的稳定性调控机制以及病原体如何与该免疫通路互作尚未被系统解析。
近日，journal of integrative plant biology（if 9.3）发表了作物病原生物功能基因组研究创新团队题为“the geminiviral βc1 effector subverts chloroplast immunity by disrupting the osb1-ald1 module”的研究论文，该研究发现中国番茄黄化曲叶病毒 (tylccnv) 其伴随的卫星分子tylccnb编码的致病因子βc1可通过干扰植物特有的单链dna结合蛋白osb1 (organellar single-stranded dna-binding protein 1)，破坏其与ald1的互作，进而促进ald1降解，阻断pip的合成，从而抑制植物免疫反应。
该研究首先通过酵母双杂交筛选发现βc1可以直接与osb1互作，进一步的bifc与co-ip验证了二者在植物细胞中的相互作用。crispr-cas9敲除实验表明，osb1缺失植株在感染tylccnv/tylccnb后表现出更严重的症状及更高的病毒积累量，提示osb1在植物抗病毒免疫中发挥积极作用。进一步研究发现，osb1还能与ald1蛋白互作，并增强ald1蛋白的稳定性，促进pip合成。ald1缺失植株同样对病毒更为敏感，而在ald1被沉默背景下过表达osb1并不能增强抗性，说明osb1依赖于ald1发挥其免疫功能。
对其机制进一步解析，发现βc1通过结合osb1，将其错误引导至胞质，阻碍其进入叶绿体，并破坏其与ald1在叶绿体的结合。结构预测与功能突变分析确定，βc1的第110和113位关键氨基酸残基 (tyr110与phe113) 对osb1结合能力至关重要。突变后的βc1蛋白失去与osb1互作能力，无法阻止osb1定位至叶绿体，也不能破坏osb1-ald1互作。这类突变体病毒感染植株后，展现出更轻微的症状与更低的病毒积累量，进一步验证了βc1干扰osb1-ald1模块在病毒致病过程中的重要作用。研究还显示，βc1通过破坏osb1与ald1的结合显著降低了ald1蛋白的稳定性和pip合成，而上述βc1突变体则无此功能。这一发现明确了βc1干扰ald1功能的分子机制，并揭示了病原体抑制植物免疫反应的一种全新策略。
该研究首次系统揭示了双生病毒βc1蛋白通过劫持osb1、破坏其与ald1的叶绿体免疫模块互作、进而抑制pip合成的分子机制，为深入理解植物叶绿体介导的抗病机制及病毒的免疫逃逸策略提供了新思路。未来，该研究成果或可为作物病毒病害防控提供新的靶点与理论依据。
植保所周雪平教授、李 方方研究员和浙江大学梅玉振研究员为论文通讯作者。该研究获得国家重点研发计划项目和国家自然科学基金的资助。
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