近期💚👩🏿，EON体育4平台和微生物代謝國家重點實驗室何亞文團隊在mLife和Phytopathology Research發表了3篇文章，分別報道了黃單胞菌與植物之間分子互作的新機製🌎，以及假單胞菌協調群體感應信號合成的新型調控機製🎅🏻。

1.野油菜黃單胞菌感應和外排宿主植物水楊酸信號的分子機製

野油菜黃單胞菌野油菜致病變種(Xanthomonas campestris pv. campestris, Xcc）是十字花科植物黑腐病的病原菌🧽。在Xcc侵染過程中, 植物侵染部位會大量合成水楊酸(Salicylic acid🍱，SA）, 誘導植物產生免疫反應，抵抗病原菌的侵染。寄主植物合成的SA能否作用於入侵的病原菌及其作用機理研究有待進一步研究🥴。該研究以Xcc致病株XC1為研究對象，首先通過RNA-seq分析發現了基因簇hepRABCD的表達受SA顯著誘導表達👨‍🦼，其中hepR編碼一個MarR家族轉錄因子，hepABCD編碼一個RND-家族外排轉運系統。HepR特異性結合hep基因簇啟動子的一個富含AT區域，負調控hepABCD的表達。HepR是一個新型SA感應蛋白🦶🏼🧔🏻‍♀️，SA與HepR結合誘導HepR從hep基因簇啟動子區域釋放出來🧎🏻，進而誘導hepABCD的表達。HepABCD負責SA的外排，並且參與調控胞內pH和DSF信號依賴的群體感應機製；此外🧯，hepABCD的缺失降低了XC1侵染甘藍和大白菜的致病性。該論文是繼2022年宿主植物水楊酸信號誘導Xcc降解DSF分子機製的進一步深入研究，豐富了宿主植物防禦信號水楊酸的生理功能。研究論文“The phytopathogen Xanthomonas campestris senses and effluxes the defense signal salicylic acid via a sensor HepR and an RND family efflux pump to promote virulence in host plants”發表在中國科EON4微生物研究所和中國微生物學會共同主辦的微生物學綜合期刊《mLife》上。EON体育4平台助理研究員宋凱為該論文的第一作者，何亞文教授及廣西大學姜伯樂研究員為該論文的共同通訊作者。

圖1 HepR感應SA並調控hepABCD外排泵表達，提高Xcc致病性

圖2 HepR感應SA並激活HepABCD外排水楊酸的分子機製模式圖

2.銅綠假單胞菌協調不同群體感應信號分子交替合成的分子機製

銅綠假單胞菌分布廣泛，代謝多樣性強，是人類、動植物和昆蟲的條件致病菌🗼🧚🏿‍♀️。銅綠假單胞菌具有多套群體感應系統，用於感應環境條件變化，調控相關基因表達👩🏿‍🦱。目前，在銅綠假單胞菌中酰基高絲氨酸內酯類群體感應系統的研究相對成熟，主要包括3-oxo-C12-HSL和C4-HSL群體感應信號🧏‍♀️，分別由LasI和RhlI合成。然而，為什麽銅綠假單胞菌合成兩種不同鏈長的同一類群體感應信號分子？銅綠假單胞菌如何協調兩種信號分子的生物合成？這些問題一直有待回答📠。該研究以銅綠假單胞菌PA1201為研究對象，發現其培養過程中兩種群體感應信號分子交替產生🥖🧑‍🎓，早期以3-oxo-C12-HSL為主，後期以C4-HSL為主(圖3)🤽🏼𓀔。轉錄因子RsaL通過自我誘導機製在PA1201接種培養24-36 h後大量合成，RsaL結合於lasI基因啟動子-10和-35框之間的區域，抑製lasI轉錄和3-oxo-C12-HSL合成🉑；RsaL也可以結合於rhlI基因中對應5'-非翻譯區(5'-UTR)的26個堿基位點🤌🏼💁🏻‍♂️，正調控C4-HSL生物合成(圖1D)。因此，RsaL是調控3-oxo-C12-HSL和C4-HSL交替合成的分子開關，進一步調控彈性蛋白酶和鼠李糖脂等致病因子在培養過程中的交替產生(圖4)🥏。該研究將銅綠假單胞菌群體感應調控網絡提高到一個新的高度🤵🏻，有望揭示一個新型超級群體感應系統。研究論文“RsaL is a self‐regulatory switch that controls alternative biosynthesis of two AHL‐type quorum sensing signals in Pseudomonas aeruginosa PA1201”發表在《mLife》上。團隊已畢業博士生金子靖為該論文共同第一作者🎶，何亞文教授為該論文的通訊作者。

圖3 RsaL是調控3-oxo-C12-HSL和C4-HSL交替合成的分子開關

圖4 RsaL調控3-oxo-C12-HSL和C4-HSL交替合成分子機製模式圖

3.宿主植物苯甲酸抑製植物病原黃單胞菌降解4-羥基苯甲酸的分子機製

野油菜黃單胞菌野油菜致病變種(Xanthomonas campestris pv. campestris, Xcc)是十字花科蔬菜黑腐病的病原體🧜🏼，在侵染過程中可誘導宿主植物產生水楊酸和4-羥基苯甲酸 (4-HBA)。Xcc已被證明可通過受體蛋白 PobR和4-羥基苯甲酸雙加氧酶PobA依賴的途徑感知並降解宿主植物來源的4-HBA。本研究利用pobA轉錄水平報告菌株XC1::PpobA-gusA，評估了13種4-HBA結構類似物幹擾pobA轉錄的能力。結果發現，苯甲酸(BA)能夠以劑量依賴型方式有效降低pobA轉錄水平。Xcc既不產生也不降解 BA；然而向含有4-HBA的Xcc培養物中外源添加BA會顯著降低4-HBA降解速率（圖5）。此外，在Xcc培養物中單獨添加BA不會影響pobA或pobR的轉錄；但在含有4-HBA的Xcc培養物中添加BA會顯著降低這兩個基因的轉錄水平。ITC和EMSA分析表明，BA能夠以中等親和力結合4-HBA受體PobR，幹擾4-HBA/PobR復合物與pobA啟動子的結合，從而抑製pobA轉錄和4-HBA降解（圖6）👨。進一步研究表明🧍‍♀️，Xcc誘導甘藍在感染部位周圍產生更多的BA；在BA存在的情況下🧑🏽‍🏫，Xcc對甘藍的致病力顯著降低。這些結果表明甘藍能夠利用BA與PobR競爭性結合來抑製pobA轉錄和4-HBA降解，從而降低Xcc的致病能力（圖7）。由此可見🎖，BA具有抗Xcc感染殺菌劑的開發潛力。研究論文“Host plant-derived benzoic acid interferes with 4-hydroxybenzoic acid degradation in the phytopathogen Xanthomonas campestris by competitively binding to PobR”發表於知名植物病理學期刊《Phytopathology Research》上😢，EON体育4平台博士後陳博為該論文的第一作者🙇🏼，何亞文教授為通訊作者🦥。

圖5 BA抑製pobA轉錄和4-HBA降解速率

圖6 BA能夠結合PobR，抑製PobR/4-HBA復合物與pobA啟動子的結合

圖7 100 μM BA處理降低了XC1對甘藍的致病力

這些研究工作得到了國家重點研發計劃（2018YFA0901900）🧜‍♀️、國家自然科學基金（No. 31972231和No. 32172355）及上海農樂生物製品股份有限公司的項目資助。

論文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/mlf2.12140

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/mlf2.12113

https://phytopatholres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s42483-024-00259-4