水稻稻瘟病病原体的效应蛋白AvrPib通过靶向Raf样蛋白激酶OsMAPKKK72来抑制MAPK信号通路，从而破坏植物的抗病性

《Journal of Integrative Plant Biology》：Rice blast pathogen effector AvrPib compromises disease resistance by targeting Raf-like protein kinase OsMAPKKK72 to inhibit MAPK signaling

水稻稻瘟病菌效应蛋白AvrPib通过靶向OsMAPKKK72抑制MAPK信号通路，导致水稻抗稻瘟病能力下降。OsMAPKKK72作为支架蛋白增强OsMKK9与OsMPK3/6的相互作用，进而激活MAPK介导的免疫应答。该研究揭示了OsMAPKKK72在水稻基础抗性中的作用机制，并阐明了AvrPib干扰MAPK信号传导的分子路径。

　　植物与病原体之间的相互作用是植物防御机制的重要组成部分。为了有效抵御病原体的侵害，植物已经进化出一套复杂的免疫系统，其中包括由模式识别受体（PRRs）介导的模式触发免疫（PTI）和由内质网（NLR）受体识别病原体效应子而启动的效应触发免疫（ETI）。这些免疫反应通常包括活性氧（ROS）爆发、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）的激活、钙离子（Ca2?）流入以及胼胝质沉积等，这些过程在抑制病原体侵袭中发挥着关键作用。

在植物免疫系统中，MAPK级联反应是一个核心的信号传导机制。典型的MAPK级联通常由一个MAPK激酶激酶（MAPKKK/MEKK）、一个MAPK激酶（MPKK/MKK）和一个MAPK组成。基于激酶催化区域的保守氨基酸序列，MAPKKKs可以进一步分为MEKK、ZIK和Raf三个亚类。而MKKs则根据其结构特征被划分为A、B、C和D组。此外，MAPKs还根据其TXY基序分为两个亚类，其中一部分具有TEY基序，另一部分具有TDY基序。在水稻（*Oryza sativa*）基因组中，共有75个MAPKKKs、8个MKKs和17个MAPKs。其中，两个完整的MAPK级联，即OsMAPKKKε-OsMKK4-OsMPK3/6和OsMAPKKK18-OsMKK4-OsMPK3/6，被发现与植物免疫相关。

水稻稻瘟病菌*Magnaporthe oryzae* 是一种引起稻瘟病的重要病原体，这种疾病严重威胁水稻的生长和繁殖。为了更好地控制稻瘟病并培育抗病品种，研究水稻与* M. oryzae* 的相互作用变得至关重要。该病原体可以通过分泌效应子进入宿主细胞，以抑制PTI。例如，效应子AvrPiz-t通过靶向APIP6，一种RING型E3泛素连接酶，来抑制由几丁质或flg22引发的植物免疫反应。有趣的是，AvrPiz-t在结构上与ROD1相似，并启动相同的ROS清除级联。此外，效应子Avr-Pik通过稳定OsHIPP19和OsHIPP20，这两种小的重金属相关蛋白，来降低植物的免疫反应。Avr-Pii则通过结合保守的Exo70接口来操控植物的胞吐作用，从而破坏水稻的抗病性。因此，研究这些效应子的致病机制有助于深入理解植物免疫系统，并为工程抗病作物提供新的思路。

在本研究中，我们发现效应子AvrPib与水稻中的MAPKKK蛋白OsMAPKKK72相互作用。OsMAPKKK72属于Raf类MAPKKK，它在水稻稻瘟病抗性中起着关键作用。我们利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了* osmapkkk72 *突变体，并观察到这些突变体对稻瘟病菌株Guy11表现出更高的易感性。此外，我们还发现OsMAPKKK72与OsMKK9相互作用，并且OsMKK9在水稻抗病性中起着积极作用。我们构建了OsMKK9过表达株系，并发现这些株系表现出更强的抗病性，而OsMKK9突变体则更容易感染。这些结果表明，OsMAPKKK72和OsMKK9在水稻抗稻瘟病中具有重要作用。

为了进一步了解OsMAPKKK72和OsMKK9在免疫信号传导中的功能，我们进行了MAPK激活实验。我们发现，在OsMAPKKK72突变体中，OsMPK3和OsMPK6的磷酸化水平较低，而OsMKK9过表达株系中，OsMPK3和OsMPK6的磷酸化水平较高。这表明OsMAPKKK72在激活OsMKK9和OsMPK3/6的免疫信号传导中起着桥梁作用。然而，我们并未观察到OsMAPKKK72直接磷酸化OsMKK9，这表明OsMAPKKK72可能通过促进OsMKK9与OsMPK3/6之间的相互作用来间接激活MAPK级联反应。我们还发现，AvrPib可以竞争性地干扰OsMAPKKK72与OsMKK9的相互作用，从而降低OsMKK9介导的MAPK激活，进而削弱水稻的抗病性。这一发现揭示了AvrPib通过干扰MAPK级联的激活来抑制水稻抗稻瘟病的机制。

研究结果表明，OsMAPKKK72在水稻抗稻瘟病中扮演着重要的角色，它通过增强OsMKK9与OsMPK3/6之间的相互作用来促进MAPK激活。同时，AvrPib通过干扰OsMAPKKK72与OsMKK9的相互作用，抑制MAPK激活，从而降低水稻的抗病能力。这一发现不仅揭示了OsMAPKKK72在免疫信号传导中的关键作用，也进一步说明了病原体效应子如何通过干扰关键的免疫信号传导组件来破坏植物的防御机制。

MAPK级联反应在植物免疫中具有重要的调控作用，它不仅参与植物的生长发育，还调控病原体入侵时的免疫反应。在本研究中，我们发现OsMAPKKK72不仅在抗稻瘟病中起作用，还可能在其他植物免疫过程中发挥重要作用。例如，在拟南芥中，EDR1蛋白作为Raf类MAPKKK，通过抑制MKK4和MKK5的活性，从而降低MAPK级联的激活，进而抑制植物的防御反应和细胞死亡。此外，OsEDR1还通过与OsMPKK10.2相互作用来负调控水稻对细菌病原体的抗性。在本研究中，我们发现OsMAPKKK72在水稻抗稻瘟病中起着类似的作用，但其作用机制可能有所不同。

通过进一步的实验，我们发现AvrPib通过干扰OsMAPKKK72与OsMKK9的相互作用来抑制MAPK激活。这一机制可能与其他病原体效应子的干扰机制类似，例如，某些病原体通过靶向E3泛素连接酶或调控信号传导组件的活性来抑制植物的免疫反应。然而，与这些效应子不同，AvrPib并不直接破坏OsMKK9或OsMPK3/6的活性，而是通过影响OsMAPKKK72与OsMKK9的相互作用来间接抑制MAPK激活。

在水稻基因组中，虽然有75个MAPKKK基因，其中43个属于Raf类MAPKKK，但目前对这些基因的功能研究仍处于初级阶段。例如，OsEDR1在水稻抗细菌病原体方面具有重要作用，而OsMAPKKK43则通过调控OsMKK4的活性来影响水稻抗病性。因此，研究这些MAPKKK蛋白在植物免疫中的具体功能对于理解植物如何抵抗病原体具有重要意义。

此外，病原体效应子如何被植物识别也是一个重要问题。在本研究中，我们发现AvrPib与NLR蛋白Pib和PibH8相互作用，从而引发植物的免疫反应。然而，OsMAPKKK72似乎并不参与这一过程，这表明AvrPib可能通过不同的机制来干扰免疫信号传导。例如，AvrPib可能通过抑制OsMAPKKK72与OsMKK9的相互作用，从而影响MAPK激活，进而削弱植物的抗病性。

综上所述，本研究揭示了OsMAPKKK72在水稻抗稻瘟病中的关键作用，并发现AvrPib通过干扰OsMAPKKK72与OsMKK9的相互作用来抑制MAPK激活，从而降低水稻的抗病能力。这一发现不仅有助于深入理解水稻与稻瘟病菌之间的相互作用，还为培育抗病水稻品种提供了新的思路。此外，OsMAPKKK72作为Raf类MAPKKK，其在植物免疫中的具体功能仍有待进一步研究，这可能揭示更多关于MAPK级联反应在植物防御机制中的作用。