植物作為固著生長(zhǎng)的生物，持續(xù)暴露在不同力的刺激之下，其中煙粉虱、灰飛虱等刺吸式昆蟲(chóng)取食行為，會(huì)直接對(duì)植物造成機(jī)械性損傷。然而，學(xué)界對(duì)植物如何通過(guò)內(nèi)在的力學(xué)感知系統(tǒng)識(shí)別機(jī)械刺激，并將其轉(zhuǎn)化為抗蟲(chóng)免疫信號(hào)的機(jī)制尚不明晰。

　　近日，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所研究團(tuán)隊(duì)，揭示了植物機(jī)械力受體PIEZO1在感知昆蟲(chóng)刺吸機(jī)械力，并啟動(dòng)下游免疫信號(hào)中發(fā)揮關(guān)鍵樞紐作用。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，多種昆蟲(chóng)分泌的效應(yīng)子能夠靶向不同物種的PIEZO1，從而拮抗宿主的抗性免疫，揭示了昆蟲(chóng)和宿主在共進(jìn)化過(guò)程中形成的保守力學(xué)免疫機(jī)制。

　　機(jī)械門(mén)控PIEZO離子通道在動(dòng)植物中功能保守，可將機(jī)械力信號(hào)轉(zhuǎn)化為胞內(nèi)生化信號(hào)。研究發(fā)現(xiàn)，植物中PIEZO1能特異響應(yīng)刺吸/銼吸式昆蟲(chóng)取食，而非咀嚼式傷害或單純機(jī)械損傷，這表明它是一類可辨別不同力學(xué)模式的專用傳感器。同時(shí)，煙粉虱取食激活了PIEZO1依賴的Ca2+內(nèi)流，并通過(guò)磷酸化CBP60g形成抗蟲(chóng)的正反饋調(diào)節(jié)回路，上調(diào)PIEZO1表達(dá)，協(xié)同促進(jìn)下游水楊酸合成，以實(shí)現(xiàn)抗蟲(chóng)免疫。為應(yīng)對(duì)這一機(jī)制，煙粉虱會(huì)分泌效應(yīng)子Bsp9，靶向PIEZO1的CAP結(jié)構(gòu)域，削弱其功能，以實(shí)現(xiàn)免疫逃逸。該靶向作用機(jī)制在水稻—灰飛虱、人類—蚊蟲(chóng)等系統(tǒng)中均保守存在，這揭示了昆蟲(chóng)和宿主長(zhǎng)期共進(jìn)化過(guò)程中形成的保守力學(xué)免疫互作核心。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，煙粉虱傳播的雙生病毒衛(wèi)星編碼的βC1蛋白也能與PIEZO1互作，這表明媒介昆蟲(chóng)與病原之間或存在協(xié)同侵染的互惠關(guān)系。

　　該研究首次在植物中建立起機(jī)械感知與免疫信號(hào)之間的直接關(guān)聯(lián)，為學(xué)界理解跨物種免疫博弈的力學(xué)原理提供了新視角，也為發(fā)展針對(duì)性的廣譜防控策略提供了新的潛在靶點(diǎn)。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告》（Cell Reports）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、中國(guó)科學(xué)院、北京市等的支持。

植物PIEZO1介導(dǎo)的力學(xué)抗蟲(chóng)免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)