番茄受体激酶SlLYK4差异磷酸化调控细菌和真菌病原体免疫应答的分子机制

为解决植物如何识别病原体相关分子模式（PAMP）并激活免疫应答的关键问题，研究人员聚焦番茄受体激酶SlLYK4，通过CRISPR-Cas9基因编辑、磷酸化位点鉴定及免疫信号通路分析，揭示了SlLYK4通过Ser320/Ser634等位点差异磷酸化分别介导细菌EPS和真菌几丁质（chitin）的免疫信号转导，为作物抗病育种提供新靶点。该研究发表于《SCIENCE ADVANCES》。

　　

植物在面对病原体侵袭时，依赖细胞表面的模式识别受体（PRR）感知病原体相关分子模式（PAMP），激活免疫防御。然而，番茄对土传病原体青枯菌（Ralstonia solanacearum）的识别机制长期未明，尤其是其关键毒力因子外多糖（EPS）如何触发免疫应答。此外，同一受体激酶如何区分细菌和真菌信号仍是一大挑战。

为解决这些问题，国内某研究机构团队在《SCIENCE ADVANCES》发表研究，发现番茄LysM型受体激酶SlLYK4通过差异磷酸化同时调控青枯菌EPS和真菌几丁质的免疫应答。研究人员利用CRISPR-Cas9构建SlLYK4及其共受体SlLYK1/SlLYK13的突变体，结合磷酸化质谱、免疫共沉淀（Co-IP）和双分子荧光互补（BiFC）技术，揭示了SlLYK4的Ser³²⁰是EPS和几丁质信号共需位点，而Ser⁶³⁴和Ser³³⁴分别特异性调控EPS和几丁质信号。

SlLYK4是番茄识别EPS的关键受体
通过病毒诱导基因沉默（VIGS）筛选发现，沉默SlLYK4显著抑制EPS诱导的活性氧（ROS）爆发和MAPK激活。CRISPR突变体sllyk4完全丧失EPS响应能力，且对青枯菌和镰刀菌（Fol）的抵抗力显著降低。

SlLYK1和SlLYK13共受体功能分化
SlLYK1（SlCERK1）和SlLYK13均与SlLYK4形成复合物，但SlLYK13以配体非依赖方式结合，而SlLYK1需EPS诱导招募。SlLYK13突变体对EPS信号完全缺陷，但对几丁质响应仅部分减弱，表明共受体功能分化。

磷酸化密码决定信号特异性
质谱鉴定发现，JM结构域的Ser³²⁰和C端Ser⁶³⁴是SlLYK4自磷酸化关键位点。遗传互补实验显示，Ser³²⁰突变同时阻断EPS和几丁质信号，而Ser⁶³⁴A仅破坏EPS信号，Ser³³⁴A则特异性影响几丁质通路。体外激酶实验证实SlLYK4通过增强SlLYK13/SlLYK1的磷酸化激活下游信号。

讨论与意义
该研究首次阐明SlLYK4通过“磷酸化编码”区分细菌和真菌免疫信号，突破了对非RD激酶（non-RD kinase）功能单一性的认知。SlLYK4-Ser⁶³⁴的EPS特异性调控为设计抗青枯病作物提供分子靶点，而Ser³³⁴的几丁质特异性则有助于抗真菌育种。研究还提出共受体SlLYK13/SlLYK1的差异招募模型，为植物免疫受体复合物的动态调控提供新视角。

这项成果不仅解析了番茄免疫识别的核心机制，也为多病原抗性作物的设计奠定了理论基础。