植物在應(yīng)對(duì)病原菌入侵時(shí)會(huì)啟動(dòng)一系列免疫反應(yīng)，但這一過(guò)程往往伴隨著生長(zhǎng)抑制。如何平衡免疫防御與生長(zhǎng)發(fā)育，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提升作物抗病性且保障產(chǎn)量的科學(xué)難題。然而，當(dāng)前對(duì)同時(shí)正向調(diào)控免疫防御與生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵因子及其分子機(jī)制的認(rèn)知仍較為有限，如何打破“免疫激活-生長(zhǎng)抑制”的固有權(quán)衡，仍是亟待解決的核心科學(xué)問(wèn)題。2025年12月3日，北京大學(xué)鄧興旺實(shí)驗(yàn)室何光明課題組在Cell Reports期刊在線發(fā)表了題為“SRM1 phosphorylation coordinates plant immunity and growth in Arabidopsis”的研究論文，揭示了MYB轉(zhuǎn)錄因子SRM1通過(guò)轉(zhuǎn)錄調(diào)控與翻譯后修飾協(xié)同作用，促進(jìn)免疫防御與生長(zhǎng)發(fā)育的分子機(jī)制，為培育“高抗高產(chǎn)”作物提供了重要理論依據(jù)與候選靶點(diǎn)。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)前期全基因組關(guān)聯(lián)分析篩選的候選基因進(jìn)行功能驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，MYB轉(zhuǎn)錄因子Salt-Related MYB1（SRM1）基因的突變體對(duì)病原菌Pseudomonas syringae pv. tomato（Pst） DC3000的敏感性顯著增強(qiáng)，同時(shí)植株生長(zhǎng)明顯受阻礙——蓮座葉直徑減小、鮮重降低；而SRM1過(guò)表達(dá)植株則表現(xiàn)出抗病性增強(qiáng)與生物量增加。在srm1-1突變體中回補(bǔ)SRM1基因可完全恢復(fù)其抗病能力與生長(zhǎng)缺陷，表明SRM1是擬南芥中同時(shí)正向調(diào)控免疫與生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子。
為解析轉(zhuǎn)錄因子SRM1的作用機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)RNA測(cè)序（RNA-seq）等分析發(fā)現(xiàn)，SRM1可以通過(guò)直接結(jié)合下游靶基因啟動(dòng)子的TA-box基序，分別調(diào)控免疫與生長(zhǎng)相關(guān)通路：在免疫通路中，SRM1激活核心免疫因子EDS1（Enhanced Disease Susceptibility 1）與花青素合成關(guān)鍵基因DFR（Dihydroflavonol 4-Reductase）的表達(dá)——EDS1的激活促進(jìn)水楊酸（SA）積累，DFR的激活則提高花青素合成，二者共同增強(qiáng)植物對(duì)病原菌的抗性；在生長(zhǎng)通路中，SRM1激活葉綠素合成關(guān)鍵基因PORA（Protochlorophyllide Oxidoreductase A）的表達(dá)，促進(jìn)葉綠素積累與光合作用，從而促進(jìn)植株生長(zhǎng)。
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，SRM1的蛋白水平受翻譯后修飾的調(diào)控：在正常生長(zhǎng)條件下，SRM1被泛素化修飾并通過(guò)26S蛋白酶體途徑降解，維持較低的蛋白水平，并能激活PORA與DFR的基礎(chǔ)表達(dá)，促進(jìn)植物生長(zhǎng)與基礎(chǔ)防御；而當(dāng)病原菌入侵時(shí)，MAPK信號(hào)通路中的MPK3/6激酶會(huì)快速磷酸化SRM1蛋白。磷酸化修飾不影響SRM1與靶基因啟動(dòng)子的結(jié)合能力，但能顯著增強(qiáng)自身蛋白穩(wěn)定性，使其在細(xì)胞內(nèi)積累增多，高水平的SRM1一方面持續(xù)激活PORA與DFR表達(dá)以維持葉綠素和花青素的合成，另一方面新增對(duì)EDS1啟動(dòng)子的結(jié)合與激活，進(jìn)一步促進(jìn)SA介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，在實(shí)現(xiàn)更高水平的免疫激活時(shí)，補(bǔ)償免疫反應(yīng)消耗的能量。
SRM1協(xié)調(diào)擬南芥免疫與生長(zhǎng)的工作模型
進(jìn)化分析顯示，SRM1在植物中具有較高的保守性——水稻、玉米、大豆、小麥等重要作物中SRM1同源蛋白的序列相似性達(dá)56-65%。這意味著SRM1的調(diào)控機(jī)制可能在不同作物中通用，為跨物種改良作物抗病性與產(chǎn)量提供了普適性靶點(diǎn)：通過(guò)調(diào)控SRM1的磷酸化位點(diǎn)或表達(dá)水平，可在增強(qiáng)作物抗病性的同時(shí)避免生長(zhǎng)抑制，實(shí)現(xiàn)“免疫激活-生長(zhǎng)抑制”的解偶聯(lián)。
北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院博士畢業(yè)生劉靜為本文第一作者，北京大學(xué)鄧興旺教授、何光明副研究員為本文通訊作者。北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院在站博士后徐超、北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院在讀博士研究生常樂(lè)、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)徐米琪博士、北京市農(nóng)林科學(xué)院王訓(xùn)成博士等對(duì)本研究亦有重要貢獻(xiàn)。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院、蛋白質(zhì)與植物基因研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北大-清華生命聯(lián)合中心等的資助和支持。