近日，山东农业大学园艺科学与工程学院巩彪团队在New Phytologist发表了题为High-nitrogen-induced γ-aminobutyric acid triggers host immunity and pathogen oxidative stress tolerance in tomato and Ralstonia solanacearum interaction的研究论文，揭示了番茄GABA代谢介导高氮施入下寄主营养免疫和青枯菌致病策略的机理。
该研究发现随着氮肥施用量的增加，番茄青枯病发病率显著提高。通过对番茄的氮代谢及其衍生物分析，鉴定到五种受氮素水平影响的代谢物。通过外源添加这五种代谢物，发现伽马氨基丁酸（GABA）能显著促进番茄青枯病发生，故确定其为研究靶标。之后，该研究发现硝酸盐传感器SlNLP7蛋白通过与GABA合成关键基因SlGAD2和SlGAD4的启动子结合，促进高氮施入下SlGAD2和SlGAD4的表达及GABA的合成，虽然GABA增强了番茄植株的基础免疫，但却展现番茄青枯病病症加剧的表型。因此，研究人员推测寄主产生的GABA可能会被青枯菌感知并增强其毒力。进一步研究发现，GABA能提高青枯菌的氧化应激能力，并鉴定到调控青枯菌氧化应激的核心转录因子OxyR蛋白可以直接与GABA互作，这种互作促进了OxyR蛋白的二聚化及DNA绑定能力，促进了下游过氧化氢酶基因katE和katGa的表达，增强了青枯菌的抗氧化能力和致病性。该研究揭示了GABA在激活寄主植物免疫和增强病原毒力中的双重作用，建立了番茄与青枯菌互作过程受土壤氮素水平影响的复杂关系。
如果把植物和病原互作看作一场战争，土壤氮素就像农民生产的粮食；守方（番茄）募集粮食，筑建粮仓（GABA），整装以备（免疫激活）；攻方（青枯菌）劫取粮仓（GABA），增强战力、鼓舞士气（致病性）。因此，谁能掌握粮食，谁就能获得战争的主动权。遗憾的是，青枯菌比番茄进化出了更强大的识别和利用氮资源的策略。这给农业生产中的化肥的合理使用和理解“环境-植物-病原”之间的互作关系提供了新的见解。
图1 机理模型
该研究得到了史庆华、李传友、季托、汪城墙、朱鸿亮等老师的支持，获农业农村部农业科研杰出人才培养计划、泰山学者工程计划、国家自然科学基金和山东省青创团队支持计划的资助。
论文链接：
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.20102
