中国农业科学院植保所发现水稻自噬关键蛋白通过非自噬途径调控免疫的分子机制

近日，中国农业科学院植物保护研究所作物病原生物功能基因组研究创新团队在国际知名学术期刊《分子植物（Molecular Plant）》上在线发表了题为“OsATG1 and OsATG8 exhibit autophagy-independent functions to oppositely regulate ROP GTPase-mediated plant immunity in rice”的研究论文。研究发现水稻自噬的两个核心蛋白OsATG1和OsATG8能独立于经典自噬途径反向调控ROP GTPases介导的免疫：OsATG1磷酸化非自噬相关底物SPIN6，进而抑制ROP GTPases免疫信号；而OsATG8竞争性破坏OsATG1-SPIN6复合体，解除SPIN6抑制作用而激活免疫。
 
　　水稻小G蛋白ROP GTPases家族成员OsRac1是调控抗病防御反应的关键因子，Rho GTPase-activating proteins （RhoGAP） SPIN6能够特异性水解活性态OsRac1-GTP而负调控免疫反应。然而，SPIN6上游信号的调控机制仍不清楚。本研究发现自噬蛋白激酶OsATG1特异性磷酸化SPIN6，磷酸化的SPIN6增强了对OsRac1-GTP的水解能力，进一步削弱免疫反应。随后发现OsATG1与自噬标记蛋白OsATG8相互作用，而OsATG8负调控OsATG1蛋白积累。发现OsATG8促进免疫可以不依赖自噬功能，表现为非脂化形式的OsATG8也可以竞争性结合OsATG1，破坏OsATG1-SPIN6复合体的稳定性，进而解除SPIN6对免疫的抑制作用。鉴于自噬是介导细胞内营养循环再利用的关键机制，本研究解析了OsATG8-OsATG1-SPIN6模块如何响应营养胁迫和动态提高水稻免疫反应，从而在分子水平上建立了营养状态与免疫应答的直接关联。
 
　　该研究首次揭示水稻自噬通路关键蛋白OsATG1和OsATG8存在独立于经典自噬途径的全新功能：二者通过相反调控植物特异性ROP GTPase免疫信号通路，动态平衡营养差异下的防御策略。该研究不仅拓展了对自噬蛋白功能的传统认知，为深入理解植物营养-免疫调控机制奠定了分子基础，更为作物抗病性改良提供了新靶点和新材料，同时为植物、动物乃至人体中保守的免疫稳态调控提供了新思路。
 
　　中国农业科学院植物保护研究所和农业基因组研究所联合培养博士后何峰为论文第一作者，宁约瑟研究员为论文通讯作者。清华大学刘玉乐教授等专家学者也参与了该研究工作。该研究得到了中国农业科学院科技创新工程基础科学研究中心项目、国家自然科学基金和中国博士后基金等项目的资助。
 
　　论文链接：https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052（25）00235-7



日期：2025-07-31