氣孔（stomata）是植物葉片表皮成對保衛(wèi)細(xì)胞及空腔組成的開孔結(jié)構(gòu)。多種致病細(xì)菌和真菌通過氣孔入侵植物引發(fā)嚴(yán)重的植物病害。保衛(wèi)細(xì)胞則會感知病原菌信號，關(guān)閉氣孔以限制病原菌入侵，該過程被稱為氣孔免疫（stomatal immunity），構(gòu)成植物有效阻止病原菌入侵的首要防線。解析氣孔免疫的分子機(jī)制對于防治植物病害具有重要意義。植物細(xì)胞存在液-液相分離驅(qū)動形成的生物分子凝聚體，在植物生長發(fā)育和環(huán)境適應(yīng)中發(fā)揮重要作用。然而，是否存在保衛(wèi)細(xì)胞特異凝聚體調(diào)控氣孔免疫及其分子機(jī)制尚不清楚。

2025年11月13日，清華大學(xué)齊天從課題組與合作者在Nature Plants雜志發(fā)表了題為“病原體誘導(dǎo)的保衛(wèi)細(xì)胞SAIR1凝聚體通過翻譯調(diào)控以介導(dǎo)免疫”Pathogen-induced condensation of the guard cell RNA-binding protein SAIR1 fine-tunes translation for immunity的研究論文，首次揭示了保衛(wèi)細(xì)胞特異凝聚體調(diào)控氣孔免疫的分子機(jī)制。

為鑒定保衛(wèi)細(xì)胞特異的相分離蛋白，作者首先通過b-isox小分子篩選，結(jié)合保衛(wèi)細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)，篩選到一個在保衛(wèi)細(xì)胞中高表達(dá)的RNA結(jié)合蛋白，將其命名為SAIR1(stomatal immune RNA-binding protein 1)。研究表明，SAIR1偏好在保衛(wèi)細(xì)胞中表達(dá)，正調(diào)控氣孔免疫。

圖1. SAIR1正調(diào)控氣孔免疫

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在病原信號誘導(dǎo)后，SAIR1經(jīng)由液-液相分離特異地在保衛(wèi)細(xì)胞中形成凝聚體，該過程對于氣孔免疫至關(guān)重要。深入探究發(fā)現(xiàn)，病原菌激活的MAPK級聯(lián)信號通路MPK3/MPK6能直接磷酸化SAIR1促進(jìn)其相分離，引發(fā)氣孔關(guān)閉。

圖2. SAIR1受病原菌誘導(dǎo)在保衛(wèi)細(xì)胞中形成凝聚體

隨后，作者綜合利用RIP-seq、RNA-FISH、Ribo-seq等技術(shù)發(fā)現(xiàn)保衛(wèi)細(xì)胞SAIR1凝聚體能結(jié)合抗病相關(guān)的mRNA，通過招募翻譯相關(guān)調(diào)控因子促進(jìn)抗病基因的翻譯，最終經(jīng)由水楊酸信號途徑促進(jìn)氣孔關(guān)閉。SAIR1在保衛(wèi)細(xì)胞的高表達(dá)使其能響應(yīng)病原菌信號形成凝聚體賦予植物氣孔免疫抗性，而其在葉肉細(xì)胞的較低表達(dá)水平則在賦予植物基礎(chǔ)抗性的同時避免引發(fā)過度免疫，該表達(dá)模式為植物實現(xiàn)生長與抗病平衡提供了精妙的調(diào)控策略。

SAIR1在植物中是保守的，番茄等經(jīng)濟(jì)作物的SAIR1均能響應(yīng)病原菌信號形成凝聚體，調(diào)控番茄氣孔免疫過程。因此，該研究有望幫助我們通過分子改良和遺傳育種等手段增強(qiáng)作物氣孔免疫水平，提高作物抗病能力。

綜上，該研究鑒定了首個調(diào)控氣孔免疫的凝聚體蛋白SAIR1，揭示了相分離響應(yīng)病原菌信號而介導(dǎo)氣孔免疫的分子機(jī)制，為作物抗病育種提供了重要線索。

圖3. SAIR1介導(dǎo)氣孔免疫的機(jī)制模型

清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院齊天從副教授與合作者首都師范大學(xué)宋素勝教授為本文共同通訊作者。清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院余強(qiáng)勝博士為第一作者。清華大學(xué)方曉峰副教授、魯志副教授、鄧海騰教授、吳婕博士（已出站）、金云帆博士、宋天雪博士、曾月娟博士、中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院謝江輝研究員、王尉研究員、北京農(nóng)學(xué)院黃煌副教授、首都師范大學(xué)碩士生王文瑞（已畢業(yè)）對該研究作出了重要貢獻(xiàn)。本研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等項目支持。

https://www.nature.com/articles/s41477-025-02154-y