植物先天免疫在感受到来自病原微生物的分子后激活,这些分子包括保守的病原物或微生物相关分子模式(PAMPs/MAMPs)以及多样化的效应分子(effectors)。病原物相关分子模式PAMPs触发的免疫反应(PTI )和效应分子effectors诱导的免疫反应(ETI)是植物抵抗病原物侵染的两种有效武器,构成了植物的天然免疫系统。毒性病原菌可以分泌大量效应分子,这些效应蛋白可以在植物的胞外起作用,也可以转运到植物细胞并且在胞内起作用。效应分子的主要功能是抑制寄主免疫反应从而促进生长和繁殖,达到成功侵染的目的。但是绝大部分效应蛋白的生化功能和分子机制并不清楚。因此研究这些效应蛋白在致病过程中的功能和分子机制,将有助于我们深入理解病原菌致病机理和植物免疫机制。疫霉属病原菌能在植物上引起多种典型的植物病害,比如致病疫霉(Phytophthora infestans)引起的马铃薯晚疫病和大豆疫霉(Phytophthora sojae)导致的大豆根腐病每年都给世界范围内农业生产带来毁灭性的危害。大豆疫霉隶属于卵菌,这类病原菌虽然在形态上同真菌相似,但在进化上却和硅藻及蓝藻关系较近,所以现阶段针对于真菌设计的杀菌剂往往对大豆疫霉和其它卵菌无效。在卵菌的胞内效应分子中,RxLR(R代表精氨酸,L代表亮氨酸,X代表任意氨基酸)和CRN ( Crinkler)效应分子是最重要的两类。这两类效应分子是模块化的蛋白质:它们的N端含有保守的结构域(RxLR和dEER或LFLAK )并且能帮助效应蛋白转运到宿主细胞,而C端是多样化的功能域,在细胞内参与调节植物免疫反应。由于与已知蛋白缺乏序列相似性,因此很难预测这些效应蛋白的功能和作用机制。本文对大豆疫霉中的一个胞内效应子PsCRN63的功能进行了分析,并探究了其可能的毒性机制,获得的主要结果与结论如下:大豆疫霉效应分子PsCRN63与植物过氧化氢酶互作调控细胞死亡。先前的研究结果证明,大豆疫霉的效应分子PsCRN63 (起皱和坏死诱导蛋白)能够在植物中引起程序性细胞死亡(PCD, programmed cell death ),而PsCRN115可以阻断这一过程;然而两者对于病原菌的致病性都是必须的。这里,我们发现PsCRN63单独表达或者PsCRN63和PsCRN115共同表达都能够抑制烟草上的免疫反应;同时这两个胞内的效应分子都可以与来自烟草(Nicotiana enthamiana)和大豆(Glycine max)中的过氧化氢酶互作。进一步,我们发现当在植物中表达PsCRN63时,烟草中的过氧化氢酶NbCAT1 (N.benthamiana CATALASE1 )和大豆中的过氧化氢酶GmCAT1的蛋白质变得不稳定,而PsCRN115可以阻止这一变化。实验证明在烟草中瞬时表达PsCRN63可以导致过氧化氢(H2O2)的积累,PsCRN115则依然相反。最后,我们发现烟草中瞬时表达NbCAT1或者GmCAT1时可以特异性地缓解PsCRN63诱导的细胞死亡症状。因此,我们推测PsCRN63/115通过与过氧化氢酶互作干扰细胞内过氧化氢的内稳态,从而调控在植物上引起的细胞死亡。以上结果表明,大豆疫霉能够分泌两个效应分子,通过与过氧化氢酶的直接互作,来调控细胞死亡和过氧化氢的内稳态,进而克服寄主植物的免疫反应。大豆疫霉效应分子PsCRN63通过胞内二聚化调控植物先天免疫。在本研究中,我们发现,大豆疫霉的效应分子PsCRN63能够抑制病原物相关分子模式(PAMP)触发的免疫(PTI)的标记基因,flg22诱导的FRK1基因的表达。但是,PsCRN63不能抑制PTI上游信号通路的相关事件,包括flg22诱导的MAPK的激活以及BIK1的磷酸化,这表明它作用于MAPK级联反应的下游。PsCRN63转基因拟南芥植株对病原细菌丁香假单胞菌番茄致病变种(Pseudomonas syringae pathovar tomato, Pst)DC3000和病原卵菌辣椒疫霉(Phytophthoca capsici)的敏感性增强。另外,与野生型植株相比,PsCRN63转基因植株中flg22诱导的活性氧爆发和胼胝质沉积均受到抑制。同时,PTI途径相关基因的表达在PsCRN63转基因植株中也受到下调。有趣的是,我们发现PsCRN63蛋白的N端和C端能够通过反向连接的方式在植物细胞内发生互作,从而形成一个同源二聚体。另外,形成二聚体所需的N端和C端结构域在CRN效应分子中非常保守,这暗示着疫霉CRN效应分子的同源/异源聚合物的形成为其发挥生物学功能所必需。事实证明,二聚体的形成确为PsCRN63行使PTI抑制及细胞死亡诱导功能所必需。以上的研究结果能够增进我们对卵菌效应分子如何操纵植物免疫从而促进侵染的认识。