大豆疫霉(Phytophthora sojae)属于卵菌门(Oomycota)菌物,是一种危害极大的真核病原微生物。在自然条件下,大豆疫霉只侵染大豆等少数的豆科植物。大豆疫霉会危害植物的根、茎、叶片和豆荚,其引发的大豆根茎腐病是农业生产上的一种毁灭性病害。如今,大豆疫霉根茎腐病在世界各大豆产区均有发生,每年给世界经济造成巨大的损失,是威胁大豆生产乃至全球粮食安全的一种毁灭性病害。随着经济、贸易全球化的不断发展以及我国对进口大豆需求的不断增加,在中国部分地区也出现了大豆疫霉菌为害,严重威胁我国大豆产业发展。因此急需对大豆疫霉菌的致病机理和成灾机制进行深入了解,为培育抗性品种提供坚实的理论基础,为病害防控提供新思路。前期研究发现,在侵染初期大豆疫霉会分泌大量RXLR效应分子,进入寄主细胞中抑制植物免疫反应,进而增强在植物上的定殖。因此,找到这些毒性分子寄主靶标,有助于进一步解析效应分子干扰寄主植物免疫反应的机制,揭示大豆疫霉侵染寄主植物的致病机理。前期研究发现,能够抑制植物程序性细胞死亡(Programmed cell death,PCD)的大豆疫霉RXLR效应分子约有60%都具有保守的W-motif。推测W-motif是RXLR效应分子抑制植物PCD关键区域。大豆疫霉RXLR效应分子Avh5的C端只有一个W-motif,结构相对简单,但前期实验证实Avh5能显著抑制植物PCD,因此将其作为主要研究对象。本研究发现,效应分子Avh5在大豆疫霉侵染前期呈上调表达,说明其在致病过程中可能起重要作用。通过对Avh5基因进行遗传操作,发现在大豆疫霉中敲除Avh5会减弱其对大豆植株侵染能力,而过表达Avh5则会增强致病力。这些结果证明Avh5是大豆疫霉中一个关键效应分子,对大豆疫霉菌致病过程有促进作用。本研究以Avh5为诱饵蛋白,利用酵母双杂交技术在大豆cDNA文库中筛选寄主靶标。通过酵母互作验证发现大豆中E3 ubiquitin-protein ligase complex SLX5-SLX8(简称E3)可以和Avh5直接相互作用。通过Pull-down、BiFC等方法进一步证明Avh5与E3之间存在直接相互作用。进一步研究发现,E3与Avh5蛋白C末端(Avh5~C)及W-motif区域(Avh5~W)存在直接相互作用,充分说明E3是Avh5在大豆中的寄主靶标蛋白。E3 ubiquitin-protein ligase complex SLX5-SLX8是靶向SUMO泛素连接酶(SUMO-targeted ubiquitin ligase,STUbL)复合物SLX5/SLX8的成分,介导泛素化和随后的磺酰化蛋白和含有SUMO样结构域的蛋白降解的去磺酰化,在细胞凋亡中起重要调控作用,推测Avh5通过与其直接相互作用影响植物PCD。本研究进一步发现Avh5 W-motif关键氨基酸位点突变体蛋白M5、M6不能与E3相互作用,证明W-motif是Avh5与E3互作的关键结构,且位于W-motif第二个α-螺旋区域的4个氨基酸起关键作用。而突变体疫霉菌株不能够抑制植物的PCD,这些结果说明W-motif可能通过直接与E3蛋白互作而干扰植物程序性细胞死亡。本研究初步发现并验证了大豆疫霉RXLR效应蛋白Avh5与寄主E3泛素连接酶复合物SLX5/SLX8在植物中的互作机制,为进一步解析植物抗疫病机制,发掘抗性育种靶标和制订疫霉菌防治策略奠定了坚实实验基础。