微生物所叶健团队揭示机械力受体PIEZO1介导的植物力学抗虫免疫新机制

作为固着生长的生物，植物持续暴露在多种不同力的刺激之下。其中，以烟粉虱、灰飞虱等为代表的刺吸式昆虫，其取食行为会直接对植物造成机械性损伤。然而，植物如何通过其内在的力学感知系统识别机械刺激，并将其转化为抗虫免疫信号，这一机制仍不明确。

近日，中国科学院微生物研究所叶健团队在Cell Reports上发表题为“Insect salivary effectors disrupt PIEZO1-centric mechanoimmunity against piercing-sucking vectors”的研究论文，该研究揭示了植物机械力受体PIEZO1在感知昆虫刺吸的机械力并启动下游免疫信号中发挥关键枢纽作用。研究发现，多种昆虫分泌的效应子能够靶向不同物种的PIEZO1，从而拮抗宿主的抗性免疫，揭示了昆虫和宿主在共进化过程中形成的保守力学免疫机制。该研究首次在植物中建立起机械感知与免疫信号之间的直接关联，不仅为理解跨物种免疫博弈的力学原理提供了新视角，也为发展针对性的广谱防控策略提供了新的潜在靶点。

机械门控PIEZO离子通道在动植物中功能保守，可将机械力信号转化为胞内生化信号。本研究发现，植物中PIEZO1能特异响应刺吸/锉吸式昆虫取食，而非咀嚼式伤害或单纯机械损伤，表明它是一类能辨别不同力学模式的专用传感器。烟粉虱取食激活PIEZO1依赖的Ca²⁺内流，通过磷酸化CBP60g形成抗虫的正反馈调节回路，上调PIEZO1表达，同时协同促进下游水杨酸的合成以实现抗虫免疫。为应对这一机制，烟粉虱会分泌效应子Bsp9，靶向PIEZO1的CAP结构域，削弱其功能以实现免疫逃逸。该靶向作用机制在水稻-灰飞虱、人类-蚊虫等系统中均保守存在，揭示了一种长期共进化过程中形成的保守力学免疫互作核心。此外，研究还发现烟粉虱传播的双生病毒卫星编码的βC1蛋白也能与PIEZO1互作，暗示媒介昆虫与病原之间可能存在协同侵染的互惠关系。

植物PIEZO1介导的力学抗虫免疫调控网络

中国科学院微生物研究所已毕业博士生黄显德和博士研究生高凯星为该论文的共同第一作者，叶健研究员和已出站博士后梁芷健为论文的共同通讯作者。感谢中国农业大学王献兵教授、圣路易斯华盛顿大学Elizabeth S. Haswell教授、清华大学程功教授，以及微生物所张杰研究员、霍岩副研究员和陈玉海助理研究员提供的实验材料与技术指导。该研究得到国家杰出青年科学基金、国家青年科学基金，北京市青年基金，中国博士后科学基金，国家重点研发计划和中国科学院相关项目的资助。

原文链接: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.116856