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丁香假单胞菌（Pseudomonas syringae，Pst）是研究寄主与微生物互作的模式菌株，它能够利用其三型分泌系统向植物细胞分泌多种效应蛋白，促进病菌侵染。然而，大多数细菌效应蛋白的功能尚未完全了解。
2021 年 3 月 5 日，中国科学院微生物研究所刘俊课题组在国际权威学术期刊 The Plant Cell 上在线发表了题为 "Bacterial effector targeting of a plant iron sensor facilitates iron acquisition and pathogen colonization" 的研究论文，揭示了一个细菌分泌的效应蛋白 AvrRps4 靶向植物铁代谢通路获取铁元素的分子机制。
刘俊课题组首先对丁香假单胞菌 Pst(avrRps4) 侵染后拟南芥的野生型 Col-0 和突变体 eds1-24 小时和 8 小时的转录组数据进行分析，发现与植物铁代谢通路相关的许多基因参与植物对病原菌 Pst(avrRps4) 侵染的响应。通过遗传学和生物化学研究手段证明了该细菌分泌的效应蛋白 AvrRps4 能够靶向植物的铁代谢调控蛋白 BTS。BTS 是植物响应铁信号的主要感应蛋白，精准调控铁的稳态。AvrRps4 可以干扰 BTS 对下游转录因子 bHLH115 和 ILR3 的降解，从而调控植物的铁代谢过程。对无法识别 AvrRps4 的突变体植株（rps4a 和 eds1-2），效应蛋白 AvrRps4 能够引起植物总铁以及质外体中铁的积累。
然而，对于那些能够识别 AvrRps4 的植株来说，寄主植物通过免疫防御反应***铁的吸收，导致质外体中积累较少的铁。此外，识别 AvrRps4 的重要免疫组分 (RPS4、EDS1 和 RRS1a/b) 也参与响应 BTS 缺铁的调控。这些突变体植株 (rps4a、eds1-2 和 rrs1a/b) 在缺铁培养基上表现出类似于突变体 bts-2 根长的表型，显示了这些免疫组分也参与了缺铁的响应。在 Pst(avrRps4) 侵染植物过程中，BTS 对免疫响应蛋白 EDS1 的积累至关重要，缺失 BTS 导致植物中 EDS1 水平降低，植株对病菌侵染敏感。因此该研究表明，病菌侵染下，植物免疫系统严密调控着体内铁的稳态，***病菌获取大量的铁元素，从而抑制病菌的侵染。同时，该研究也揭示了病菌效应蛋白的新功能，提出了 “铁免疫” 的概念。
刘俊课题组的博士毕业生邢莹莹、副研究员徐宁为共同***作者，刘俊研究员为通讯作者。感谢中国科学院西双版纳植物园余迪求研究员和中国科学院遗传与发育研究所凌宏清研究员提供的遗传材料。广州中医药大学王宏斌教授、德国马普研究所的 Jane Parker 教授以及加州大学戴维斯分校的 Gitta Coaker 教授参与了合作。
