Nature Plants | 清華大學與首都師范大學合作揭示凝聚體調控氣孔免疫的分子機制

氣孔（stomata）是植物葉片表皮成對保衛細胞及空腔組成的開孔結構。多種致病細菌和真菌通過氣孔入侵植物引發嚴重的植物病害。保衛細胞則會感知病原菌信號，關閉氣孔以限制病原菌入侵，該過程被稱為氣孔免疫（stomatal immunity），構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制對于防治植物病害具有重要意義。植物細胞存在液-液相分離驅動形成的生物分子凝聚體，在植物生長發育和環境適應中發揮重要作用。然而，是否存在保衛細胞特異凝聚體調控氣孔免疫及其分子機制尚不清楚。

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

為鑒定保衛細胞特異的相分離蛋白，作者首先通過b-isox小分子篩選，結合保衛細胞蛋白質組學數據，篩選到一個在保衛細胞中高表達的RNA結合蛋白，將其命名為SAIR1(stomatal immune RNA-binding protein 1)。研究表明，SAIR1偏好在保衛細胞中表達，正調控氣孔免疫。

圖1. SAIR1正調控氣孔免疫

進一步研究發現，在病原信號誘導后，SAIR1經由液-液相分離特異地在保衛細胞中形成凝聚體，該過程對于氣孔免疫至關重要。深入探究發現，病原菌激活的MAPK級聯信號通路MPK3/MPK6能直接磷酸化SAIR1促進其相分離，引發氣孔關閉。

圖2. SAIR1受病原菌誘導在保衛細胞中形成凝聚體

隨后，作者綜合利用RIP-seq、RNA-FISH、Ribo-seq等技術發現保衛細胞SAIR1凝聚體能結合抗病相關的mRNA，通過招募翻譯相關調控因子促進抗病基因的翻譯，最終經由水楊酸信號途徑促進氣孔關閉。SAIR1在保衛細胞的高表達使其能響應病原菌信號形成凝聚體賦予植物氣孔免疫抗性，而其在葉肉細胞的較低表達水平則在賦予植物基礎抗性的同時避免引發過度免疫，該表達模式為植物實現生長與抗病平衡提供了精妙的調控策略。

SAIR1在植物中是保守的，番茄等經濟作物的SAIR1均能響應病原菌信號形成凝聚體，調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控氣孔免疫的凝聚體蛋白SAIR1，揭示了相分離響應病原菌信號而介導氣孔免疫的分子機制，為作物抗病育種提供了重要線索。

圖3. SAIR1介導氣孔免疫的機制模型

清華大學生命科學學院齊天從副教授與合作者首都師范大學宋素勝教授為本文共同通訊作者。清華大學生命科學學院余強勝博士為第一作者。清華大學方曉峰副教授、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、中國熱帶農業科學院謝江輝研究員、王尉研究員、北京農學院黃煌副教授、首都師范大學碩士生王文瑞（已畢業）對該研究作出了重要貢獻。本研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目支持。

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