近日,生命科学学院王海洪教授团队联合美国伊利诺伊大学香槟-厄巴纳分校(UIUC)John. E. Cronan院士团队、江西省农业科学院植物保护研究所,在国际病原生物学领域权威期刊《PLOS Pathogens》在线发表了题为“The RpfF Acyl-ACP Thioesterase of Major Rice PathogenXanthomonas oryzae pv. oryzae is Essential for Maintenance of Membrane Function and Virulence”的研究论文,首次阐明水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)关键酶RpfF的脂酰-ACP硫酯酶活性在维持细胞膜稳态与致病性中的核心作用,并提出全新“双功能模型”。

水稻白叶枯病是水稻生产中最具毁灭性的细菌性病害之一。RpfF是一种双功能酶,兼具烯脂酰-ACP脱水酶与脂酰-ACP硫酯酶活性:前者负责合成群体感应信号(DSF),后者的生理功能却长期被忽视。研究团队创新性地向rpfF缺失突变株中导入来自大肠杆菌及植物樟树的两种异源脂酰-ACP硫酯酶,成功修复了突变株的细胞膜结构、生长、抗逆性及其对水稻的致病力。
进一步研究表明,RpfF利用硫酯酶活性调控胞内脂酰-ACP库组成,解除其对脂肪酸合成的反馈抑制,从而维持磷脂与脂多糖的平衡及膜脂结构的稳定。该功能在黄单胞菌属中高度保守,并受到群体感应网络的动态调控。

RpfF调控脂肪酸合成并维持细胞膜稳定性的模型
据此,团队提出RpfF的“双功能模型”:一方面以硫酯酶活性维持膜脂稳态,另一方面以脱水酶活性合成DSF信号、协调群体感应,实现毒力因子产生与细胞膜重塑的协同,增强病原菌对寄主环境的适应与侵染能力。该研究不仅破解了困扰学界十余年的RpfF硫酯酶生理功能之谜,更为水稻白叶枯病的新型防控策略提供了重要理论靶点。
华南农业大学生命科学学院2023级博士研究生罗丽祯与胡喆副教授为论文共同第一作者,王海洪教授与美国伊利诺伊大学香槟-厄巴纳分校John. E. Cronan院士为论文共同通讯作者,江西省农业科学院植物保护研究所鄢明峰博士参与了部分工作。研究工作得到了国家自然科学基金(32570032、32560046)、江西省自然科学基金(20252BAC200397),双一流学科建设和提升专项(2021B10564001)等项目的资助。
文章链接:https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1014669
文/图 生命科学学院 胡喆
初审/龚慧 复审/周海 终审/吕剑红