摘要：疫霉菌(Phytophthora)隶属于茸鞭生物界中的卵菌门(Oomycota)，虽然形态与真菌相似，但在进化关系上更接近硅藻及蓝藻等茸鞭生物界成员。作为一类重要的植物病原菌，疫霉菌寄主范围广、危害大、控制难，严重威胁大豆、马铃薯、蔬菜和林木的产业安全。其中以
疫霉菌(Phytophthora)隶属于茸鞭生物界中的卵菌门(Oomycota)，虽然形态与真菌相似，但在进化关系上更接近硅藻及蓝藻等茸鞭生物界成员。作为一类重要的植物病原菌，疫霉菌寄主范围广、危害大、控制难，严重威胁大豆、马铃薯、蔬菜和林木的产业安全。其中以大豆根腐病和马铃薯晚疫病的危害尤为突出，被列入农业农村部《一类农作物病虫害名录(2023)》，是我国重点防控的重大农业病害。药剂防治是目前控制疫霉菌病害的主要途径，但生产中可供选择的疫霉菌杀菌剂种类有限；且分子靶标匮乏且面临“卡脖子”风险，已成为疫霉菌绿色农药研发的主要瓶颈。因此，挖掘原创性疫霉菌分子靶标已成为当前亟待解决的关键问题。
南京农业大学植物保护学院青年教师尹志远博士，针对疫霉菌杀菌剂研发的重大产业需求，在研究植物识别病原菌的基础上，独辟蹊径选择疫霉菌识别寄主为研究切入点，旨在挖掘可用于疫霉菌杀菌剂设计的新靶标，近期取得了连续多项关键突破。
进展一：构建了跨物种RLK数据库，揭示了疫霉菌与植物通过膜受体激酶互作跨界交流的机制。
膜受体激酶(receptor-like kinases, RLKs)是多种生物中广泛存在的一类重要膜蛋白，由胞外结构域、跨膜结构域和胞内激酶结构域组成。疫霉菌基因组也编码RLKs，但其家族分类和进化特征长期未得到解析。尹志远博士带领创新团队突破以往基于序列同源性鉴定RLKs难以发现新型RLKs的局限性，创新性开发了基于蛋白质拓扑结构的RLKs鉴定方法，可以简单且准确全面地鉴定RLKs。研究发现，以大豆疫霉菌为例，它编码124个RLKs，包含LRR、DNA-binding、DUF等家族，有意思的是发现其胞内激酶结构域的进化起源及保守活性位点与植物RLKs不同(Computational and Structural Biotechnology Journal, 2023)；进一步构建了跨多物种的RLK数据库平台RLKdb(Molecular Plant, 2024)，为RLKs功能研究和全景式进化分析研究提供了一站式数据支持。
植物与病原菌利用各自的膜受体感知对方信号进行细胞间交流。既然RLKs之间可以形成动态复合物，且植物和疫霉菌都有RLKs，团队提出科学假说：植物和疫霉菌的RLKs可以通过互作介导双方的细胞间交流。以大豆疫霉为研究对象，发现PsRLK6是一种新的能诱导寄主免疫反应的PAMP分子，且在调控疫霉菌卵孢子发育中发挥重要作用。随后利用病毒诱导的基因沉默技术从在本氏烟中克隆到了识别PsRLK6的植物膜受体并明确了二者的互作关系，证实了植物和疫霉菌的膜受体间可以通过互作介导双方的细胞交流(Nature Communications, 2023)。
进展二：阐明了疫霉菌RLK复合体调控异黄酮趋化性的原理，建立了基于趋化性干扰的疫霉菌防控新策略。
趋化性是病原菌识别寄主、定位侵染位点的关键生物学过程，在病害发生早期起决定性作用。前人在过去的几十年中发现了许多寄主分子可以诱导疫霉菌的趋化性，并在趋化性的下游信号调控方面取得了一些进展，但尚未见趋化性受体报道。团队以大豆疫霉对大豆异黄酮(isoflavone)的趋化性为突破口，明确了IRK1 (Isoflavone-insensitive Receptor Kinase 1)和IRK2分别是异黄酮的受体和共受体。靶向IRK1虚拟筛选找到一种香豆素类化合物秦皮乙素，其能抑制IRK1结合异黄酮并有效干扰游动孢子对异黄酮的趋化性，对大豆疫霉引起的根腐病具有显著的预防效果，且能增强根瘤菌的固氮酶活性(Science Advances, 2025)。“趋化性干扰”导向的绿色农药研发策略，为开发环境友好型疫霉菌农药提供了新思路和物质基础。
进展三：解析了疫霉菌RLK感知寄主甾醇的独特机制，提出了膜受体感知胞外信号的配体传递模型。
甾醇是生物正常生理活动必需的一类化合物，其合成与信号途径是杀菌剂的重要靶标。疫霉菌是甾醇异养生物，自身不能合成，需要感知并利用寄主甾醇来完成正常的生长和繁殖过程，但疫霉菌如何感知寄主甾醇尚不清楚。团队鉴定到调控甾醇感知的关键基因SSRK1 (sterol sensing receptor kinase 1)。SSRK1通过招募疫霉菌分泌的甾醇结合蛋白elicitin，形成SSRK1-甾醇-elicitin三分子复合体以感知甾醇，调控甾醇诱导的大豆疫霉营养生长、生殖、钙离子内流、MAPK激活和转录重编程等众多生理生化响应(PNAS, 2024)。
鉴于疫霉菌RLK感知胞外甾醇的独特模式，即膜受体通过胞外游离的配体结合蛋白招募配体形成三分子复合体，团队提出了膜受体感知配体的Relay model，有别于传统的受体直接结合配体的Direct model。该模型通过底物结合蛋白(SBPs, substrate-binding proteins)作为中间载体捕获配体并递送至受体，实现了配体识别与信号转导的时空解耦。文章以哺乳动物铁离子摄取、植物生长素信号传递、疫霉菌甾醇感知及细菌营养调控等为例，揭示了该模型在跨物种中的广泛适用性。例如，植物中ABP1蛋白通过传递生长素至跨膜激酶TMK1，精准调控生长发育；植物病原疫霉菌分泌elicitin蛋白劫持宿主甾醇，经SSRK1受体激活致病通路。该机制突破单一受体对配体的直接识别限制，为生物应对环境波动和病原协同进化提供全新策略(Trends in Plant Science, 2025)。
针对该过程，靶向传递甾醇信号的关键蛋白elicitin，创制了“诱抗-杀菌”双效蛋白；挖掘到植物源挥发性化合物香芹酚阻断甾醇信号传递，并研发了基于生物熏蒸的植保技术高效防治疫霉和霜霉病害。《扬子晚报》对本团队进行“新春走基层”专题报道，认为基于植物源化合物的绿色病害控制技术顺应了大健康时代的发展潮流，也为农业可持续发展注入了强劲动力(https://wap.yzwb.net/wap/news/4282865.html)。同时，江苏卫视的专访也高度评价了我们在绿色植保创新方面的亮眼表现。
代表性论文：
1. Pei Y, Yin Z*, Xu T, Dou D. 2025. Relay model: bridging ligands and receptors in networks.Trends Plant Sci. In press. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2025.03.018
2. Yin Z, Liu J*, Dou D. 2024. RLKdb: a comprehensive resource of plant receptor-like kinases.Mol Plant, 17: 513–515.
3. Pei Y, Ji P, Si J, Zhao H, Zhang S, Xu R, Qiao H, Duan W, Shen D, Yin Z*, Dou D*. 2023. APhytophthorareceptor-like kinase regulates oospore development and can activate pattern-triggered plant immunity.Nat Commun, 14: 4593.
4. Pei Y#, Ji P#, Miao J, Gu X, Wang H, Zhao Y, Song W, Guo Z, Zhou H, Shen D, Liu J, Si J, Yan J, Ren Y, Bao Y,Yin Z*, Dou D*. 2024. A receptor kinase senses sterol by coupling with elicitins in auxotrophicPhytophthora.Proc Natl Acad Sci U S A, 121(45):e2408186121.
5. Ji P#, Bao Y#, Zhou H, Pei Y, Song W, Ou K, Qiao Z, Si J, Zhong Z, Xu X, Huang T, Shen D,Yin Z*, Dou D*. 2025. Blocking the isoflavone chemoreceptor inPhytophthora sojaeto prevent disease.Sci Adv, 11(2):eadt0925.
来源：科学收藏匣