2025年6月11日，南京农业大学植物保护学院张正光教授团队在国际权威期刊《The Plant Cell》在线发表题为“The multifunctional ascorbate peroxidase MoApx1 secreted by Magnaporthe oryzae mediates the suppression of rice immunity”的重要研究成果。该研究首次系统阐明稻瘟病菌通过分泌多功能抗坏血酸过氧化物酶MoApx1，以“一石三鸟”策略破坏水稻免疫系统的分子机制，不仅为解析病原真菌与植物的“军备竞赛”提供了全新视角，更为绿色杀菌剂开发提供了新靶标、抗病育种提供了新基因。
稻瘟病菌效应蛋白MoApx1抑制水稻免疫模式图
稻瘟病菌引发的稻瘟病是水稻生产中极具毁灭性的真菌病害，重发年份可致产量损失40%-50%，甚至绝收。当前迫切需要深入解析二者互作机制，挖掘病原菌致病关键因子作为靶标开发高效低毒杀菌剂，同时鉴定水稻抗病基因创制优异抗病材料，以构建水稻病害绿色防控体系。病原菌与寄主植物的互作是一场永不停歇的“军备竞赛”——病原菌不断进化更复杂的攻击手段，植物则衍生出更丰富的防御体系。在植物免疫系统中，叶绿体是核心“作战单元”，可通过合成多种信号分子与防御物质（如活性氧ROS）抵御病原入侵。为突破这一防御，许多病原菌会分泌胞外酶清除寄主ROS，但单一ROS清除能力已不足以支撑成功侵染，因此病原菌进化出多功能胞外酶——如效应蛋白MoApx1，其作为三重功能胞外过氧化物酶，在侵染中发挥关键作用。
第一重：精准清除“免疫信号兵”ROS。当植物遭受病原侵染时，叶绿体快速爆发活性氧（如H₂O₂），这些分子如同“求救信号”，可激活下游免疫反应。研究证实，MoApx1凭借其抗坏血酸过氧化物酶活性，可高效降解H₂O₂，导致水稻对病原入侵的“警报”失去响应。实验显示，缺失MoApx1的稻瘟病菌致病力显著降低，侵染水稻叶片中H₂O₂大量积累，抗病基因表达量显著上调。
第二重：靶向破坏光合系统“发电站”。叶绿体中的光系统I（PSI）是ROS产生的核心位点。研究团队首次揭示，MoApx1可精准靶向PSI核心组分OsPsaD，通过竞争性结合阻断电子传递链，进而抑制ROS生成。这一机制恰似“切断电厂输电线路”，导致水稻免疫系统因“能源断供”而瘫痪。实验表明，过表达OsPsaD可显著增强水稻抗病性，而敲除该基因则导致植株感病性显著增强。
第三重：劫持“能量仓库”淀粉。值得关注的是，MoApx1 C端存在一个淀粉结合域（SBD），该结构域与真菌致病性高度相关。这一结构域可紧密结合水稻叶片中的淀粉分子，阻碍其降解为葡萄糖，进而切断植物抗病所需的能量供给。实验显示，野生型菌株侵染的水稻叶片中淀粉降解受阻，而突变体菌株侵染的植株淀粉可正常分解并供能。
本研究首次系统阐明稻瘟病菌分泌的多功能抗坏血酸过氧化物酶MoApx1通过“一石三鸟”协同机制破坏水稻免疫系统，突破了传统认知中病原菌仅通过单功能效应蛋白调控寄主免疫的局限，为解析病原真菌与植物的协同进化提供了全新范式。研究不仅鉴定出兼具绿色杀菌剂开发靶标（MoApx1）与抗病育种新基因（OsPsaD）的关键分子，更为构建“病原致病机制-植物免疫应答”双维度的作物病害绿色防控体系奠定了理论基础，对保障粮食安全具有重要战略意义。该成果被《The Plant Cell》选为亮点论文重点推荐（doi.org/10.1093/plcell/koaf110）。
南京农业大学植物保护学院刘木星副教授为论文第一作者，张正光教授为通讯作者。张海峰教授、李刚教授、刘昕宇副教授等参与研究。美国路易斯安娜州立大学Ping Wang教授在研究中提供指导。该研究获国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目等资助。