黄单胞菌(Xanthomonas)是一类革兰氏阴性细菌，能侵染400多种植物，包括许多重要农作物和经济作物，造成严重的经济损失。在侵染植物过程中，DSF（Diffusible Signal Factor）信号依赖的群体感应机制调控黄单胞菌致病因子的表达。该研究团队长期研究植物病原黄单胞菌群体感应分子机制，鉴定了DSF信号分子的化学结构、信号传导途径以及调控的生物学功能，阐明了DSF生物合成和信号翻转的分子机制。在此基础上，首先发现野油菜黄单胞(Xcc)侵染过程中，寄主植物会在侵染邻近区域大量合成水杨酸（Salicylic acid, SA），导致Xcc完全暴露在SA的作用之下，但Xcc又不能利用和降解SA。利用一种专门模拟Xcc在植物体内侵染过程中所面临的营养环境配制而成的XYS培养基，发现外源添加50-100 mM SA到Xcc XYS培养体系或在Xcc中内源合成SA都会显著降低DSF水平，诱导DSF翻转(turnover）。这一现象需要DSF降解酶RpfB的参与，但SA不影响rpfB的转录和翻译水平，也不影响DSF合成酶基因rpfF的表达与翻译。

进一步研究发现，在XYS培养基中随着黄单胞菌Xcc的生长，培养体系pH值逐渐降低至酸性环境（~4.7），外源添加SA或内源合成SA显著提高了Xcc胞内和胞外pH值。在没有SA的条件下，人工提高Xcc XYS培养体系的pH值从6到8，也诱导DSF的翻转，且必需有RpfB的参与。另一方面，如果通过缓冲体系固定XYS培养体系的pH为7，即使外源添加SA也不能诱导DSF信号翻转。上述结果说明SA通过诱导Xcc胞内外pH值升高，提高RpfB的酶活性，诱导DSF翻转。为了验证这一假说，研究团队表达和纯化了RpfB蛋白，建立了体外RpfB降解DSF的酶促反应体系，发现提升体外反应体系的pH可以增加RpfB降解DSF的活性，但在体外反应体系中SA并不直接与RpfB互作影响其降解活性。研究表明，SA处理的Xcc菌株与未处理的菌株在甘蓝叶片上的致病性明显不同，进一步验证了其功能。

图1 水杨酸诱导DSF群体感应信号翻转的分子机制模式图

（A）野油菜黄单胞菌（Xcc）侵染甘蓝叶片，引起V-型病斑；（B）Xcc侵染诱导甘蓝大量产生SA信号分子；（C）SA直接作用于Xcc，诱导DSF信号分子翻转的通路模式图。

SA是重要的植物防御激素，目前研究热点是SA在植物中的信号传导途径和诱导的免疫反应。本研究充分证明植物产生的SA信号还可直接作用于入侵的病原菌，干扰其群体感应系统和致病性，丰富了我们对黄单胞菌与十字花科植物之间相互作用的理解。

本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和上海农乐生物制品股份有限公司的项目资助。

论文链接：

https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.03644-21