2022年12月15日，New Phytologist在线发表了四川农业大学西南作物基因源发掘与利用国家重点实验室王文明课题组题为“Golovinomyces cichoracearumeffector-associated nuclear-localisation of RPW8.2 amplifies its expression to boost immunity inArabidopsis”的研究论文。文章报道了拟南芥广谱抗病蛋白RPW8.2（RESISTANCE TO POWDERY MILDEW 8.2）与白粉菌中一个保守的非经典效应蛋白GcR8IP1互作，增加RPW8.2在细胞核中的定位，继而通过RPW8.2转录水平的自身放大来增强白粉菌侵染位点的拟南芥免疫。该研究揭示了一种非典型的效应蛋白触发的植物免疫机制。
白粉菌是一种严格的活体营养型病原真菌，其寄主范围广。白粉菌在植物细胞内形成吸器，分泌效应子抑制寄主的免疫反应，并窃取寄主营养。RPW8.2是从拟南芥生态型Ms-0中通过图位克隆得到的一个对多种白粉菌具有广谱抗性的基因。在白粉菌侵染的寄主细胞中，RPW8.2被特异诱导表达，其蛋白产物被转运到白粉菌吸器外质膜上发挥抗病功能。然而，目前对RPW8.2介导的广谱抗病机制及其细胞特异性诱导表达机制尚不清楚。
研究人员通过筛选酵母双杂交文库鉴定到RPW8.2与白粉菌中GcR8IP1蛋白互作。GcR8IP1含有1个RING结构域和1个MAT1结构域（含有两个核定位信号），其在酵母中的同源蛋白MAT1/Tfb3 (RNA polymerase II transcription factor B subunit 3)参与调控基因的转录与DNA修复，而且RING结构域对于其功能至关重要。研究发现GcR8IP1没有预测的信号肽，但具有分泌特性，且在白粉菌吸器侵染的寄主细胞中被转运至细胞核。GcR8IP1通过RING结构域与RPW8.2互作，改变RPW8.2的核质分配，使RPW8.2在细胞核中大量积累。进一步研究发现，RPW8.2在细胞核中积累能促进自身启动子的活性，提高RPW8.2的转录水平并增加RPW8.2的蛋白积累，且GcR8IP1促进RPW8.2入核依赖于GcR8IP1的核定位信号。
作者前期工作发现RPW8.2具有核质穿梭的特性，并在细胞质中促进细胞死亡、在细胞核中增强水杨酸抗病信号通路。那么，GcR8IP1改变RPW8.2的核质分配对RPW8.2介导的细胞死亡和抗病性有什么影响？本生烟瞬时表达实验表明，GcR8IP1能抑制RPW8.2诱导的过氧化氢积累，并延迟RPW8.2的coiled-coil结构域介导的细胞死亡，但不能抑制细胞死亡。在含RPW8.2的拟南芥生态型Wa-1中异源表达GcR8IP1，能促进白粉菌生物量的增加，然而白粉菌孢子量与在抗病Wa-1材料中相比无显著差异，说明GcR8IP1不能攻克RPW8.2介导的抗病性。作者认为，在白粉菌侵染Wa-1早期，RPW8.2的积累较少，因而GcR8IP1能抑制RPW8.2介导的免疫，促进白粉菌的生长。然而，随着白粉菌的侵染，GcR8IP1触发RPW8.2在侵染位点的细胞核中不断积累，并在转录水平上自身放大，进而通过水杨酸途径激活免疫，抑制白粉菌生活史的完成。有趣的是，不同种白粉菌的GcR8IP1同源蛋白序列高度保守，尤其是RING结构域序列几乎完全一致。由于RPW8.2正是与GcR8IP1的RING结构域互作，这可能是RPW8.2介导白粉病广谱抗性的重要原因。此外，研究表明GcR8IP1在不含RPW8.2的拟南芥生态型Col-0中异源表达，可抑制几丁质诱导的免疫反应，并使Col-0更感白粉病。寄主诱导的基因沉默实验进一步证明，GcR8IP1是白粉菌发挥完全毒力所必需的。然而，GcR8IP1的毒力靶标及毒性作用机理还需进一步研究。
研究揭示了RPW8.2在白粉菌侵染位点被特异诱导表达介导广谱抗病的新机制：白粉菌在侵染过程中形成吸器，分泌保守的效应蛋白GcR8IP1抑制病原模式分子触发的植物免疫；同时GcR8IP1在吸器侵染的寄主细胞中积累，与抗病蛋白RPW8.2互作，促进RPW8.2入核，通过依赖于水杨酸的途径提高RPW8.2的转录水平并激活免疫，从而产生对不同白粉菌的广谱抗性。
四川农业大学水稻研究所博士后赵经昊为第一作者，四川农业大学西南作物基因源发掘与利用国家重点实验室王文明教授、樊晶教授、水稻研究所吴先军教授、美国马里兰大学Shunyuan Xiao教授为本文共同通讯作者，四川农业大学西南作物基因源发掘与利用国家重点实验室陈学伟教授、李燕教授、黄衍焱副教授等参与了该工作。研究受到国家自然科学基金、四川省自然科学基金等项目的资助。
论文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.18682
