辣椒疫霉SET结构域蛋白调控孢子形成与致病性的分子机制研究

为解决辣椒疫霉(Phytophthora capsici)致病机制不明确的问题，研究人员通过基因组学与基因编辑技术，系统鉴定了56个SET结构域蛋白（含35个效应子候选），发现PcSET-A/B/C通过表观遗传调控影响菌丝生长、孢子形成及致病性。该研究为作物疫病防控提供了新靶点，发表于《Microbiological Research》。

　　

辣椒疫霉是一种毁灭性植物病原体，可引发辣椒、番茄等作物的根腐病和叶枯病，每年造成全球数十亿美元损失。尽管已知效应蛋白和表观调控因子在病原体发育中起关键作用，但SET结构域蛋白（一类通过组蛋白甲基化调控基因表达的蛋白家族）在疫霉菌中的功能仍属空白。更令人困惑的是，这类蛋白是否直接作为效应子参与致病过程尚无人探索。

为解答这些问题，海南大学热带农林学院Justice Norvienyeku团队联合多位研究者，在《Microbiological Research》发表重要成果。研究团队首先通过生物信息学从辣椒疫霉中鉴定出56个SET结构域蛋白，其中35个被预测为潜在效应蛋白。通过CRISPR-Cas9基因编辑技术，研究人员成功构建了PcSET-A（DVH05_000194）、PcSET-B（DVH05_004260）和PcSET-C（DVH05_022087）的缺失突变体。表型分析显示，ΔPcset-A和ΔPcset-B菌株的菌丝生长显著受损，而ΔPcset-C生长正常但致病力丧失。更惊人的是，所有突变体的孢子产量均下降90%以上，但对游动孢子释放无影响。

研究采用多组学联用策略：通过PHI-base数据库预测蛋白功能，利用EffectorP算法区分效应子类型；通过双RNA-seq分析感染不同宿主时的基因表达动态；结合农杆菌介导的瞬时表达系统验证蛋白亚细胞定位。

关键发现包括：

1. 1.

   SET蛋白的系统鉴定：56个SET蛋白分为三大进化枝，其中13个在感染期上调的基因中，9个位于Clade-B。

2. 2.

   发育调控的双重角色：PcSET-A/B调控菌丝生长，而PcSET-C专司致病过程，揭示功能分化。

3. 3.

   跨界调控机制：PcSET-C作为非经典分泌效应子，能抑制烟草INF1诱导的过敏反应(HR)，暗示其通过表观修饰干扰植物免疫。

4. 4.

   宿主特异性模式：RT-qPCR显示PcSET-B在辣椒互作中特异性沉默，可能决定寄主范围。

讨论部分指出，这是首次在卵菌中发现SET蛋白兼具表观调控和效应子功能的证据。PcSETs通过"表观效应子"机制，既调控病原体自身发育基因（如孢子形成相关基因），又可能修饰宿主染色质以促进感染。该研究不仅为理解疫霉菌表观调控网络提供框架，更启示了通过靶向SET蛋白设计新型杀菌剂的可行性。例如，针对PcSET-C的抑制剂可能在不影响菌体生长的情况下阻断致病过程，这种精准防控策略对可持续农业具有重要意义。

值得注意的是，35个候选效应子中多数缺乏典型分泌信号，暗示卵菌可能进化出非经典分泌途径。作者建议未来研究应聚焦SET蛋白的宿主靶标鉴定，以及H3K4me3等组蛋白修饰在感染过程中的动态变化。这项突破性工作为植物-微生物互作领域开辟了表观效应子研究新方向。