高温高湿是田间作物发病最严重的环境组合，研究这一条件下的植物免疫，直接关系到病害防控和粮食安全。尽管人类对植物免疫研究已经有100多年的历史，发现水杨酸和茉莉酸介导的免疫反应，但这些结果都是在常温下研究所获得的。虽然已有不少研究发现高温环境可不同程度地抑制水杨酸和茉莉酸介导的植物免疫反应，但人们通常习惯性地将水杨酸和茉莉酸介导的免疫反应机制外推到高温高湿环境，甚至认为稳定或人为提高水杨酸介导的免疫反应是解决高温下植物病害的技术对策【1】。
福建农林大学何水林教授团队长期将植物抗病与温度联系起来研究，以辣椒等茄科植物和青枯病为研究对象，发现并揭示了植物抗病与耐高温之间的协同和权衡机制，并首次提出植物在高温高湿环境下有不同于常温下特异性的免疫机制【2-4】，这套免疫反应机制受细胞分裂素信号的调节，以Mgst3和PRP1等谷胱甘肽-S-转移酶的表达上调为特征，这些蛋白的上调使植物实现了免疫和耐高温水平的协同提高，避免了依赖ROS的水杨酸免疫反应对耐高温的拮抗，但细胞分裂素调节高温高湿下特异性免疫反应的机制仍不清楚。
近期该团队卢巧玲博士等在Horticulture Research上发表了题为CaARR2 interacts with CaLBD24 to synergistically mount high-temperature specific immunity againstRalstonia solanacearumby activating genes includingCaRPT2研究论文，揭示了细胞分裂素调节高温高湿下特异性免疫反应的分子机制。辣椒ARR2（细胞分裂素双组份信号系统成员）在健康植株或常温下青枯菌侵染的辣椒根系中定位于质体（或叶绿体），在高温高湿青枯菌侵染的辣椒根系中ARR2 以某种方式从质体转移到细胞核；在细胞核中ARR2与LBD24通过物理互作形成复合体，给复合体以DNA结合的方式结合到包括CaRPT2在内的高温高湿下抗病靶基因启动子上，从而激活这些靶基因的转录表达，从而提高辣椒在高温高湿下的抗青枯病水平。作为细胞分裂素双组份信号系统成员的ARR2和作为侧生器官边界域蛋白（LBD），在常温下它们主要参与植物生长发育的调节, 该研究表明，只有在高温高湿的环境下这两个蛋白才表现出抗病反应，它们的互作由ARR2从质体转移到细胞核这一分子过程所决定，研究结果显示这一分子过程受高温和外源ABA等处理所促进，暗示ABA信号参与高温下ARR2从质体进入细胞核的调节。
该文的结果进一步支撑了团队关于植物存在细胞分裂素介导的高温高湿下特异性免疫反应的研究结果，初步阐明了细胞分裂素双组分系统成员ARR2通过从质体进入细胞核与LBD24组成转录复合体参与细胞分裂素介导的高温高湿特异性免疫反应激活。但是，ARR2从质体进入细胞核的具体分子机制还有待于进一步研究。
卢巧玲博士和黄煜博士生是论文的共同第一作者，何水林教授和杨晟副教授是该文的通讯作者。研究得到了国家自然基金项目的支持。
参考文献：
1.Kim, J. H.et al.Increasing the resilience of plant immunity to a warming climate. Nature607, 339-344, doi:10.1038/s41586-022-04902-y (2022).
2.Yang, S.et al.Solanaceous plants switch to cytokinin-mediated immunity against Ralstonia solanacearum under high temperature and high humidity. Plant Cell Environ45, 459-478, doi:10.1111/pce.14222 (2022).
3.Yang, S.et al.Differential CaKAN3-CaHSF8 associations underlie distinct immune and heat responses under high temperature and high humidity conditions. Nat Commun14, 4477, doi:10.1038/s41467-023-40251-8 (2023).
4.Huang, X.et al.Temperature-dependent action of pepper mildew resistance locus O 1 in inducing pathogen immunity and thermotolerance. J Exp Bot75, 2064-2083, doi:10.1093/jxb/erad479 (2024).
论文链接：
https://doi.org/10.1093/hr/uhag417
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